گرافین ماده مناسبی برای ساختن جلیقه ضدگلوله
ساعت ۱:٢٠ ‎ق.ظ روز چهارشنبه ۱٢ آذر ۱۳٩۳ : توسط : حسین

گرافین که گاه از آن به عنوان "ماده اعجاب آور" یاد می شود می تواند برای ساختن جلیقه های ضدگلوله به کار گرفته شود.

محققان آمریکایی با شلیک گلوله های ریز سیلیکا به صفحات گرافین به این نتیجه رسیده اند.

آنها در نشریه ساینس می نویسند که لایه های تک اتمی گرافین می تواند در جذب ضربات وارده از فولاد قوی تر باشد.

گرافین ورقه ای به نازکی یک لایه اتم است که به صورت شانه عسل چیده شده اند.

این ماده بسیار قوی و انعطاف پذیر است و خاصیت رسانایی دارد. گفته می شود که گرافین می تواند صنایع الکترونیک و سایر فناوری ها را متحول کند.

جی هوانگ لی از دانشگاه ماساچوست در امهرست و همکارانش از لیزر برای مشاهده اصابت گلوله های ذره بینی سیلیکا به ۱۰ تا ۱۰۰ لایه گرافین استفاده کردند.

آنها انرژی جنبشی گلوله ها را پیش و پس از آنکه از صفحات گرافینی رد شود اندازه گیری کردند.

آنها با استفاده از میکروسکوپ الکترونی متوجه شدند که گرافین انرژی دریافتی از گلوله ها را در جهات مختلف پخش می کند.

آزمایش ها نشان داد که سفتی، خاصیت ارتجاعی و قوت گرافین امکان جذب ضرباتی هشت تا ده برابر قوی تر از آنچه فولاد می تواند جذب کند را دارد.

با این حال اصابت گلوله ها به صفحات باعث ایجاد حفره هایی بزرگتر نسبت به فولاد شد که می تواند از نقاط ضعف آن باشد.

تیم آقای هوانگ لی پیشنهاد می کند که گرافین با یک یا دو ماده اضافه دیگر ترکیب شود تا این نقطه ضعف برطف شود.

آندره گایم و کونستانتین نووسلوف محققان دانشگاه منچستر بریتانیا در سال ۲۰۱۰ به خاطر کشف گرافین برنده جایزه نوبل شدند.

آنها در سال ۲۰۰۴ مقاله تحقیقی خود درباره گرافین را در نشریه ساینس چاپ کرده بودند.

مطالعه دیگری که این هفته در نشریه نیچر چاپ شد نشان می داد که صفحات گرافین امکان عبور ذرات پروتون را می دهند، خاصیتی که می تواند به بهبود بازدهی سلول های سوختی هیدروژن (که در موتور اتومبیل هیدروژنی برای تولید برق به کار می رود) کمک کند.

 

منبع: بی بی سی فارسی


 
نانوسلولز؛ ابرماده‌ای انقلابی به ضخامت پوست
ساعت ۱:٥۳ ‎ق.ظ روز یکشنبه ٢٧ امرداد ۱۳٩٢ : توسط : حسین

آیا می‌توان قایقی نیم کیلوگرمی ساخت که ۵۰۰ کیلوگرم بار حمل کند. آیا می‌توان تلویزیونی تولید کرد که صفحه نمایش آن به ضخامت کاغذ دیواری باشد و روی دیوار نصب شود. نانوسلولز قرار است به همه این رؤیاها جامه عمل بپوشاند.کمپانی فورد آمریکا قصد دارد در سال‌های پیش رو تا ۴۰۰ کیلوگرم از وزن خودورهایش بکاهد. این خودروسازی در این مسیر از الیاف نانوسلولزی استفاده خواهد کرد.

نانوسلولز نوعی پلیمر طبیعی با خواص تخریب‌پذیری زیستی و قابل بازیافت است. برای تولید آن سلولز به ذراتی ریز (در ابعاد نانو) و تحت فشار بالا به نانوکریستال تبدیل می‌شوند. تولیدکنندگان، محصول به دست آمده را به‌صورت دلخواه روی هم می‌گذارند و بافت مورد نظر را شکل می‌دهند.

***لطفا برای مطالعه ادامه این مقاله اینجا کلیک کنید***



ادامه مطلب را مطالعه کنید
 
با هر کلیک ماوس چند کالری می سوزانید؟!
ساعت ۱:٢٦ ‎ب.ظ روز سه‌شنبه ٢٩ اسفند ۱۳٩۱ : توسط : حسین

بازی های کامپیوتری که با ماوس سر و کار دارند، می توانند حسابی خسته کننده باشند. به خصوص اینکه قرار باشند چند ساعت متوالی هم مشغول بازی باشید. پس شاید بتوان به نوعی آنها را یک تمرین ورزشی به حساب آورد، درست است؟ حداقل یک نشریه ژاپنی این گونه فکر می کند و به محاسبه میزان کالری مصرفی برای هر بار کلیک کردن دکمه موس هم پرداخته است!

ژورنال PHP Science World Shinsho در مقاله ای با جزئیات کامل به این موضوع پرداخته و نتیجه گرفته که هر بار کلیک روی دکمه موس باعث سوزاندن 1.4 کالری می شود. (این نتیجه محاسبه آنها است ما نظری در این رابطه نداریم!) این اندازه گیری بر پایه آن است که انگشت اشاره تقریبا 10.8 سانتیمتر مکعب حجم و 11.7 گرم وزن دارد و هر بار حرکت ماهیچه های آن برای کلیک، به ۱۹۵ میکرو مول آدنوزین تری فسفات نیاز دارد.

خب، بگذارید ببینیم؛ اگر متوسط مصرف کالری روزانه یک مرد و زن بالغ به ترتیب ۲۰۰۰ و ۱۷۰۰ کیلوکالری باشد، برای کاهش وزن با این شیوه ورزشی به چه تعداد کلیک روزانه نیاز دارید؟

منبع: نارنجی


 
مفهوم نیمه عمر
ساعت ۱:٢٤ ‎ق.ظ روز جمعه ٩ مهر ۱۳۸٩ : توسط : حسین

یکی از مهمترین کمیتهای مشخصه مواد رادیو اکتیو ، نیم عمر آنها می‌باشد. یعنی مدت ‏زمانی که در طی آن نصف ماده اولیه تجزیه می‌شوند. تحقیقات انجام شده نشان ‏می‌دهد که از ۱۰۰۰۰۰۰ اتم پلوتونیوم ۲۱۸ ، موجود در یک نمونه تازه تهیه شده ماده ‏رادیواکتیو ، پس از ۲۰ دقیقه فقط حدود ۱۰۰۰۰ اتم پلوتونیوم باقی می‌ماند و بقیه به ‏اتم‌های سرب ۲۱۴ و محصولات نوزاد آن مبدل می‌شوند. پس از تهیه نمونه خالصی از ‏Po‏۲۱۸ ، برای آنکه ۵۰% اتمهای موجود در آن تباهی پیدا ‏کنند، فقط ۳ دقیقه زمان لازم است. در مورد رادیوم ( ‏‎Ra ۲۲۶‏ ) ، ۱۶۲۰ سال طول ‏می‌کشد. که نیمی از اتمهای رادیوم در یک نمونه تازه تهیه شده آن به اتمهای ‏رادن تبدیل ‌شوند. ‏ 
● سرعت تباهی: دو مثال بالا نمایانگر این واقعیت تجربی است که نمونه‌های عناصر رادیو اکتیو از لحاظ ‏سرعت تباهی باهم تفاوت بسیار دارند. اگر سرعتهای متفاوت حاصل از میانگینهای ‏رادیواکتیوی را در نظر بگیریم، هرگز نمی‌توانیم بگوییم که چه وقت دچار تباهی خواهند ‏شد. بعضی از آنها ممکن است به محض تولید شدن دچار تباهی شوند و بعضی ‏دیگر ممکن است هرگز تباهیده نشوند. 
● تجزیه رادیواکتیو:‏ به طور تجربی معلوم شده است که برای گروه بزرگی از اتمهای یک نوع ماده ‏رادیواکتیوی کسری از این اتمها که در هر ثانیه دچار تباهی می‌شوند، تعییرناپذیر است و ‏همیشه برای گروه بزرگی از اتمهای آن نوع ماده رادیواکتیو ، یکسان است. این کسر ‏تقریبا به طور کمی مستقل از تمام شرایط فیزیکی و شیمیایی ، مثلا دما ، فشار و ‏شکل ترکیب شیمیایی است. این خواص برجسته رادیواکتیویته شایان توجه خاصی است. زیرا پایه‌ای برای فهم ‏رادیواکتیویته است. مثلا فرض کنید که ۱۰۰۰/۱ اتمهای یک نمونه خالص تازه تهیه شده ‏در طول یک ثانیه تباهیده شوند. در این صورت انتظار خواهیم داشت که ۱۰۰۰/۱ اتمهای ‏باقیمانده در یک ثانیه بعد دچار تباهی شوند. به این ترتیب ۱۰۰۰/۱ اتمهای باقیمانده ‏پس از ده ثانیه نیز در طول ثانیه یازدهم تباهیده می‌شوند و همین طور تا آخر. 
● نیم عمر چیست؟ واقع امر این است که در طول هر ثانیه متوالی از زمان ۱۰۰۰/۱ اتمهای باقیمانده در آغاز ‏آن ثانیه دچار تباهی می‌شود. این عمل دست کم تا آنجا ادامه دارد که تعداد اتمهای ‏باقیمانده به قدری کوچک شوند که پیشگویی های ما بسیار نامطمئن باشد. چون کسری از ‏اتمها که در هر ثانیه نابود می‌شود، برای هر عنصر ثابت است. عده اتمهایی که در واحد زمان دچار تباهی می‌شوند به نسبت کاهش عده اتمهایی ‏که هنوز تغییر نیافته‌اند، تقلیل می‌یابد. برای اورانیوم ۲۳۸ که مادر سری اورانیوم است، ‏‏نیم عمر ، ۴.۵ بیلیون سال است. این بدان معنی است که پس از ‏‎ ‎‎۴.۵x۱۰۹ ‎سال ، نصف اتمهای اورانیوم ۲۳۸ دچار تباهی می‌شوند. برای ‏پلونیوم ۲۱۴ ، نیم عمر از مرتبه ‏‎۱۰-۴‎‏ ثانیه است. یعنی فقط در ۱۰۰۰۰/۱ ‏ثانیه ، نصف یک نمونه اصلی از اتمها ‏‎۲۱۴Po‏ می‌شوند. هرگاه نمونه‌های خالصی شامل عده اتمهای برابر ، از هر یک از آنها موجود باشد، ‏فعالیت اولیه (اتمهایی که در ثانیه دچار تباهی می‌شوند) پولونیم ۲۱۴ بسیار قوی و ‏فعالیت اولیه اورانیوم ۲۳۸ بسیار ضعیف خواهد بود. لیکن اگر حتی یک دقیقه بگذرد ‏پولونیم کلا نابود می‌شود و بنابراین ، عده اتمهای باقیمانده آن به قدری کم می‌شود ‏که در این حالت فعالیت پولونیم کمتر از فعالیت اورانیوم خواهد بود. ‏
 ● محاسبه نیم عمر: شاید مدتها پیش عناصر رادیواکتیو به مقدار زیاد وجود داشته و چنان به سرعت نابود شده‌اند که امروز هیچ اثر قابل اندازه‌گیری از آن به جا نمانده است. از طرف دیگر ‏بسیاری عناصر رادیو اکتیو چنان به کندی نابود می‌شوند که در حین هر بار آزمایش ‏عادی ، سرعتهای شمارش که تباهی را نشان می‌دهد، به نظر ثابت می‌ماند.‏ برای هر عنصر با نیم عمر ‏T½‎‏ ، صرف نظر از کهنگی نمونه ، پس از گذشت فاصله ‏زمانی ‏T½‎‏ بازهم نصف اتمهای آن باقی خواهد ماند. بنابراین ، نیم عمر را نباید به عنوان ‏علامت اختصاری برای "نصف یک عمر" تصور کرد. اگر نصف اتمهای اصلی پس از زمان ‏T½‎‏ بدون تغییر باقی بماند، پس از دو فاصله زمانی نیم عمر متوالی ‏T½‎‏ ، یک چهارم ‏‏(‏‎½‎‏×‏‎ ½‎‏) ، و پس از ‏T ½‎‏۳ ، یک هشتم اتمها و همچنین تا آخر باقی خواهد ماند.

منبع: وبلاگ علمیران


 
بررسی ساختار و عملکرد آلیاژهای حافظه دار در پزشکی
ساعت ۱٠:٢٦ ‎ب.ظ روز جمعه ٢٩ آبان ۱۳۸۸ : توسط : حسین

برای مطالعه ی این مطلب روی ادامه مطلب کلیک نمایید


ادامه مطلب را مطالعه کنید
 
استفاده از ازن در استخرهای عمومی شنا
ساعت ۱٠:٠٦ ‎ب.ظ روز پنجشنبه ٢۸ آبان ۱۳۸۸ : توسط : حسین

در صورتیکه شما صاحب استخر عمومی هستید احتمالا بارها با این جملات برخورد کرده اید که "با استفاده از ازن نیازی به استفاده از کلر در استخر عمومی نمی باشد." و یا " ازن اکسید کننده خطرناکی می باشد که در صورت تنفس و یا تماس با بدن موجب آسیب جدی می گردد". این جملات متناقض و موارد مشابه آن باعث ایجاد سوالات فراوانی در بین علاقمندان به شنا و صاحبان استخرها گردیده است. در این مقاله به صورت اختصار سعی شده است تا با استفاده از منابع معتبر علمی به چند سوال اساسی در مورد ازن پاسخ داده شده، ویژگیهای مهمی که در عملکرد مناسب دستگاه ازن ژنراتور موثر هستند بیان گردد.

لطفا برای مطالعه ی این مقاله به ادامه مطلب مراجعه نمایید



ادامه مطلب را مطالعه کنید
 
مواد سازنده عدسی عینک
ساعت ٩:٥٦ ‎ب.ظ روز پنجشنبه ٢۸ آبان ۱۳۸۸ : توسط : حسین

امروزه در بیشتر کشورهای پیشرفته چیزی حدود ۹۵ در صد عدسیهای عینک از مواد پلاستیکی ساخته می شود پلاستیک بدلیل سبکی و ایمنی ذاتی آن بطور کلی جایگزین شیشه شده و عنوان نخستین انتخاب برای مواد عدسیهای عینک را بخود اختصاص داده است مقدار اندکی استفاده از شیشه بطور کلی مربوط به شیشه های دارای ضریب انکساری بالا (بالاتر از ۱.۸)و همچنین عدسیهای فتوکرومیک با ویژگیهای خاص مانند شیشه های CPF شرکت corning می گردداطلاعاتی که بطور معمول در مورد مواد عدسیهای عینک منتشر می شود عبارتند از :۱-ضریب انکسار  ۲- دانسیته  ۳-عدد Abbe-۴  UV cut off point اگر ضریب انکسار ماده ای مشخص باشد دو مورد دیگر از ویژگیهای مواد سازنده عینک مانند عامل تغییر انحناء( CVF) و انعکاس از سطح آن ماده را که با ٌ نشان داده می شود را می توان بدست آوردضریب انکساری : ضریب انکساری نسبت سرعت یک طول موج مشخص نور در هوا به سرعت همان طول موج نور در محیط منکسر کننده نور می باشد.

لطفا برای مطالعه ی این مقاله به ادامه مطلب مراجعه نمایید



ادامه مطلب را مطالعه کنید
 
جداسازی مولکولها از یکدیگر
ساعت ٩:٤٩ ‎ب.ظ روز پنجشنبه ٢۸ آبان ۱۳۸۸ : توسط : حسین

جداسازی مبتنی بر الک کردن مولکولی را می‌توان بر روی اجسام بی‌بار در جریان مهاجرت الکترونی ازداخل ژل‌ها انجام داد. این کار اساس جداسازی‌هایی که مبتنی بر اندازه‌های مولکول‌ها نسبت به هم است، را تشکیل می‌دهد و از اصطلاح صاف کردن به وسیله ژل استفاده می‌شود.
سیر تحولی رشد :
در سال ۱۹۵۴ وسیچ نشان داد که جداسازی‌های مبتنی بر الک کردن مولکولی را می‌توان بر روی اجسام بی بار در داخل ژل‌ها انجام داد. در سال ۱۹۵۹ پورات و فلودین اصل معینی را ارائه دادند و از اصطلاح صاف کردن بوسیله ژل برای شرح روش خودشان استفاده کردند. ولی دترمان در سال ۱۹۶۴ پیشنهاد کرد که کروماتوگرافی ژلی را به عنوان اسمی برای این شیوه استفاده شود.
نکات قابل توجه این روش :
در کروماتوگرافی ژلی، فاز ساکن از یک قالب متخلخل تشکیل شده که منفذهای آن به وسیله حلالی که به عنوان فاز متحرک به کار می‌رود، کاملا پر شده است. اندازه سوراخ بسیار مهم است چون اساس جدایی بر این است که مولکول‌های بزرگتر از یک اندازه معین اصلا وارد سوراخ‌ها نشوند و تمام یا قسمتی از سوراخ‌ها برای ورود مولکول‌های کوچک تر آماده است. جریان فاز متحرک موجب می‌شود که مولکول‌های بزرگتر بدون بر خورد با مانعی و بدون نفوذ در قالب ژل از ستون عبور کنند، در حالی که مولکول‌های کوچک‌تر بر حسب شدت نفوذ در ژل در ستون نگه داشته می‌شوند.
خروج اجزای مخلوط :
بدین ترتیب اجزای مخلوط به ترتیب جرم مولکولی از ستون خارج می‌شوند یعنی ابتدا بزرگترین مولکول خارج می‌شود. ترکیباتی که اصلا وارد ژل نمی‌شوند و نیز مولکول‌های کوچکی که کاملا در ژل نفوذ می‌کنند از یکدیگر جدا نمی‌شوند. مولکول‌های با اندازه متوسط بر حسب درجه نفوذ آنها در قالب نگه داشته می‌شوند. اگر مواد ترکیب مشابه داشته باشند، به ترتیب جرم مولکولی نسبی از ستون شسته می‌شوند.
ماهیت ژل کروماتوگرافی :
ژل باید تا حد امکان از نظر شیمیایی بی اثر و از نظر مکانیکی تا حد امکان پایدار باشد. مواد ژلی به صورت دانه تهیه می‌شوند و لازم است اندازه ذرات نسبتا یکنواخت باشد و تخلخل یکنواختی داشته باشد.
نمونه :
حجم نمونه مهم است، هر قدر حجم نمونه کمتر باشد کاهش غلظت هر جز در محلول خارج شده بیشتر خواهد بود. این اثر رقیق شدن باید در تصمیم گیری در مورد اندازه‌ ستون¬ها و نمونه مورد توجه قرار گیرد.
با اینکه این روش بیشتر برای جداسازی‌هایی در مقیاس کوچک، در کارهای تحقیقاتی و تجزیه‌ای روزمره بکار می‌رود ولی کاربردهایی نیز در مقیاس بالاتر و در تولیدات صنعتی دارد.
کروماتوگرافی ژلی ابتدا برای جداسازی مولکول‌های بزرگی که منشا زیستی دارند مانند پروتئین‌ها، پلی‌ساکاریدها، اسید نوکلوئیک، آنزیم‌ها بکار رفت و هنوز هم بیشترین کاربرد این روش در همین زمینه‌هاست .
نمک‌زدایی از محلول‌ها برای مثال از پروتئین‌ها، یکی از کاربردهای مهم محیط‌های ژلی است.

منبع: باشگاه دانش آموزی نانو


ادامه مطلب را مطالعه کنید
 
پلاستیک ها و لاستیک ها
ساعت ٩:۳٩ ‎ب.ظ روز پنجشنبه ٢۸ آبان ۱۳۸۸ : توسط : حسین


لطفا برای مطالعه ی این مقاله به ادامه مطلب مراجعه نمایید.


ادامه مطلب را مطالعه کنید
 
مفهوم نیم عمر چیست؟
ساعت ٩:۳٧ ‎ب.ظ روز پنجشنبه ٢۸ آبان ۱۳۸۸ : توسط : حسین

یکی از مهمترین کمیتهای مشخصه مواد رادیو اکتیو ، نیم عمر آنها می‌باشد. یعنی مدت ‏زمانی که در طی آن نصف ماده اولیه تجزیه می‌شوند. تحقیقات انجام شده نشان ‏می‌دهد که از ۱۰۰۰۰۰۰ اتم پلوتونیوم ۲۱۸ ، موجود در یک نمونه تازه تهیه شده ماده ‏رادیواکتیو ، پس از ۲۰ دقیقه فقط حدود ۱۰۰۰۰ اتم پلوتونیوم باقی می‌ماند و بقیه به ‏اتم‌های سرب ۲۱۴ و محصولات نوزاد آن مبدل می‌شوند.
پس از تهیه نمونه خالصی از ‏Po‏۲۱۸ ، برای آنکه ۵۰% اتمهای موجود در آن تباهی پیدا ‏کنند، فقط ۳ دقیقه زمان لازم است. در مورد رادیوم ( ‏‎Ra ۲۲۶‏ ) ، ۱۶۲۰ سال طول ‏می‌کشد. که نیمی از اتمهای رادیوم در یک نمونه تازه تهیه شده آن به اتمهای ‏رادن تبدیل ‌شوند. ‏
● سرعت تباهی:‏
دو مثال بالا نمایانگر این واقعیت تجربی است که نمونه‌های عناصر رادیو اکتیو از لحاظ ‏سرعت تباهی باهم تفاوت بسیار دارند. اگر سرعتهای متفاوت حاصل از میانگینهای ‏رادیواکتیوی را در نظر بگیریم، هرگز نمی‌توانیم بگوییم که چه وقت دچار تباهی خواهند ‏شد. بعضی از آنها ممکن است به محض تولید شدن دچار تباهی شوند و بعضی ‏دیگر ممکن است هرگز تباهیده نشوند.
● تجزیه رادیواکتیو:‏
به طور تجربی معلوم شده است که برای گروه بزرگی از اتمهای یک نوع ماده ‏رادیواکتیوی کسری از این اتمها که در هر ثانیه دچار تباهی می‌شوند، تعییرناپذیر است و ‏همیشه برای گروه بزرگی از اتمهای آن نوع ماده رادیواکتیو ، یکسان است. این کسر ‏تقریبا به طور کمی مستقل از تمام شرایط فیزیکی و شیمیایی ، مثلا دما ، فشار و ‏شکل ترکیب شیمیایی است.
این خواص برجسته رادیواکتیویته شایان توجه خاصی است. زیرا پایه‌ای برای فهم ‏رادیواکتیویته است. مثلا فرض کنید که ۱۰۰۰/۱ اتمهای یک نمونه خالص تازه تهیه شده ‏در طول یک ثانیه تباهیده شوند. در این صورت انتظار خواهیم داشت که ۱۰۰۰/۱ اتمهای ‏باقیمانده در یک ثانیه بعد دچار تباهی شوند. به این ترتیب ۱۰۰۰/۱ اتمهای باقیمانده ‏پس از ده ثانیه نیز در طول ثانیه یازدهم تباهیده می‌شوند و همین طور تا آخر.
● نیم عمر چیست؟
واقع امر این است که در طول هر ثانیه متوالی از زمان ۱۰۰۰/۱ اتمهای باقیمانده در آغاز ‏آن ثانیه دچار تباهی می‌شود. این عمل دست کم تا آنجا ادامه دارد که تعداد اتمهای ‏باقیمانده به قدری کوچک شوند که پیشگویی های ما بسیار نامطمئن باشد. چون کسری از ‏اتمها که در هر ثانیه نابود می‌شود، برای هر عنصر ثابت است.
عده اتمهایی که در واحد زمان دچار تباهی می‌شوند به نسبت کاهش عده اتمهایی ‏که هنوز تغییر نیافته‌اند، تقلیل می‌یابد.
برای اورانیوم ۲۳۸ که مادر سری اورانیوم است، ‏‏نیم عمر ، ۴.۵ بیلیون سال است. این بدان معنی است که پس از ‏‎ ‎‎۴.۵x۱۰۹ ‎سال ، نصف اتمهای اورانیوم ۲۳۸ دچار تباهی می‌شوند.
برای ‏پلونیوم ۲۱۴ ، نیم عمر از مرتبه ‏‎۱۰-۴‎‏ ثانیه است. یعنی فقط در ۱۰۰۰۰/۱ ‏ثانیه ، نصف یک نمونه اصلی از اتمها ‏‎۲۱۴Po‏ می‌شوند.
هرگاه نمونه‌های خالصی شامل عده اتمهای برابر ، از هر یک از آنها موجود باشد، ‏فعالیت اولیه (اتمهایی که در ثانیه دچار تباهی می‌شوند) پولونیم ۲۱۴ بسیار قوی و ‏فعالیت اولیه اورانیوم ۲۳۸ بسیار ضعیف خواهد بود. لیکن اگر حتی یک دقیقه بگذرد ‏پولونیم کلا نابود می‌شود و بنابراین ، عده اتمهای باقیمانده آن به قدری کم می‌شود ‏که در این حالت فعالیت پولونیم کمتر از فعالیت اورانیوم خواهد بود. ‏
● محاسبه نیم عمر:
شاید مدتها پیش عناصر رادیواکتیو به مقدار زیاد وجود داشته و چنان به سرعت نابود شده‌اند که امروز هیچ اثر قابل اندازه‌گیری از آن به جا نمانده است. از طرف دیگر ‏بسیاری عناصر رادیو اکتیو چنان به کندی نابود می‌شوند که در حین هر بار آزمایش ‏عادی ، سرعتهای شمارش که تباهی را نشان می‌دهد، به نظر ثابت می‌ماند.‏
برای هر عنصر با نیم عمر ‏T½‎‏ ، صرف نظر از کهنگی نمونه ، پس از گذشت فاصله ‏زمانی ‏T½‎‏ بازهم نصف اتمهای آن باقی خواهد ماند. بنابراین ، نیم عمر را نباید به عنوان ‏علامت اختصاری برای "نصف یک عمر" تصور کرد. اگر نصف اتمهای اصلی پس از زمان ‏T½‎‏ بدون تغییر باقی بماند، پس از دو فاصله زمانی نیم عمر متوالی ‏T½‎‏ ، یک چهارم ‏‏(‏‎½‎‏×‏‎ ½‎‏) ، و پس از ‏T ½‎‏۳ ، یک هشتم اتمها و همچنین تا آخر باقی خواهد ماند.

منبع: مقالات علمی ایران


ادامه مطلب را مطالعه کنید
 
اسانس ها چه ترکیباتی هستند؟
ساعت ٩:٢٩ ‎ب.ظ روز پنجشنبه ٢۸ آبان ۱۳۸۸ : توسط : حسین

اسانس ها ترکیبات معطری هستند که در اندامهای مختلف گیاهان یافت می شوند. در واقع اسانس ها مخلوطی از مواد مختلف با ترکیبات شیمیایی بسیار متفاوت از یکدیگر بوده و دارای بوی بسیار قوی می باشند. در دمای محیط اسانس ها در مجاورت هوا تبخیر می شوند و به همین دلیل به آنها روغنهای فرار، روغنهای معطر، روغنهای استری و یا اسانس های روغنی می گویند.

هنگام استفاده از بعضی از محصولات، بوی مطبوعی متناسب با عملکرد آن محصول به مشام می رسد. به عنوان مثال وقتی که از یک صابون، خمیر دندان و یا محصولات مشابه آنها استفاده می کنیم، اغلب بوی یک میوه و یک گیاه خاص را احساس می کنیم. همچنین هنگام مصرف فرآورده های خوراکی ممکن است بو و یا طعم خاصی را درک کنیم و یا موقع خرید در یک فروشگاه به انواع محصولات مختلف با برچسب تبلیغاتی که خریدار را از کیفیت کالا آگاه می کنند برخورد می کنیم. به طور معمول در قفسه یک فروشگاه شامپو و یا صابونی را مشاهده می کنیم که در رنگهای مختلف موجود می باشد و پس از دقت در مشخصات آنها در می یابیم که یکی از تفاوتهای این محصولات بوی آنها می باشد و یا می توان آدامسهایی با طمعهای مختلف را تهیه کنیم.
● اسانس ها چه ترکیباتی هستند؟
اسانس ها ترکیبات معطری هستند که در اندامهای مختلف گیاهان یافت می شوند. در واقع اسانس ها مخلوطی از مواد مختلف با ترکیبات شیمیایی بسیار متفاوت از یکدیگر بوده و دارای بوی بسیار قوی می باشند. در دمای محیط اسانس ها در مجاورت هوا تبخیر می شوند و به همین دلیل به آنها روغنهای فرار، روغنهای معطر، روغنهای استری و یا اسانس های روغنی می گویند.
● مصرف اسانس ها به چه زمانی باز می گردد؟
استعمال اسانس ها به دوران باستان باز می گردد، بطوریکه مصریان استان ۴۵۰۰ سال پیش از میلاد مسیح از روغنهای معطری که از گیاهان بدست می آوردند برای انجام مناسک مذهبی، آئین ها و نیز مداوای بیماران استفاده می کردند. نوشته هایی بدست آمده است که نشان می دهد مصریان ۴۰ قرن قبل از میلاد می دانستند که چگونه اسانس ها را از گیاهان بدست آورند. در واقع مصریان از اسانس ها برای مومیایی کردن فراعنه استفاده می کردند. مومیاگران بعد از خارج نمودن احشاء، شکم جسد را از اسانس های سیر، دارچین و اسانسهای معطر دیگر پر می کردند.
● اسانس ها دارای چه خصوصیاتی هستند؟
به طور کلی اسانس ها ترکیبات بی رنگی هستند، بخصوص اگر تازه تهیه شده باشند. با گذشت
زمان به علت اکسید شدن رنگ آنها تیره می گردد. آنها در الکل کاملا حل می شوند، در صورتی که با آب غیر قابل اختلاط هستند. اما به اندازه کافی در آب حل شده و بوی خود را به آن انتقال می دهند (مانند عرقیات گیاهی).
مواد اصلی موجود در اسانس ها در اثر حرارت و گرما تغییر می یابند. بوی اسانس ها نیز بی نهایت متفاوت می باشد که این امر به دلیل ترکیبات مشخص هرگیاه است. بوی اسانس ها به طور محسوسی در معرض هوا تغییر می کند. همچنین طعم اسانس ها نیز با یکدیگر متفاوت است و می توان گفت اسانس ها دارای طعمهای شیرین، تلخ، ملایم، گس و سوزاننده می باشند.
تفاوت اسانس ها یا روغنهای معطر با روغنهای معمولی در این است که اسانس ها یا روغنهای
معطر فاقد ترکیبات اسیدهای چرب هستند و بر خلاف روغنهای معمولی تند نمی شوند و همچنین
اسانس ها بر روی کاغذ یا پارچه، لکه چربی بر جای نمی گذارند.
اسانس ها بسته به نوع گیاه ممکن است در اندامهای مختلف گیاه وجود داشته باشد. نکته حائز اهمیت این است که برای بدست آوردن حداکثر مقدار اسانس در یک گیاه، باید حتما گیاه را قبل از گل دادن چید. در این زمان است که گیاه حداکثر اسانس را داراست و بعد از گل دادن گیاهان حدود ۷۰% اسانس خود را از دست می دهند. در ضمن باید از گیاهانی استفاده کرد که از مواد شیمیایی در پرورش آنها استفاده نشده باشد و گیاه در طبیعی ترین حالت ممکن باشد تا در اسانس آن مواد شیمیایی و رادیواکتیو موجود نباشد. در واقع اسانس هر گیاه شیره ذاتی و رکن اصلی و ارزشمند هر گیاه بوده و به منزله روح گیاه می باشد.
اسانس ها در اکثر مواد مخلوطی از ترکیبات مختلف شیمیایی هستند که با یکدیگر تفاوت بسیار داشته ولی در بعضی از خواص فیزیکی با هم اشتراک دارند. به عنوان مثال اسانس ها دارای بوی مشخص و نافذ می باشند. اکثر آنها با استفاده از دوبار تقطیر، قابلیت بی رنگ شدن را دارند. البته در این مورد اسانس بابونه یک استثناء بوده و رنگ خود اسانس آبی می باشد. همچنین اسانس ها در معرض هوا رنگی می شوند. به عنوان مثال، اسانس نعناع به رنگ زرد و اسانس دارچین به رنگ قهوه ای در می آیند.
مقدار اسانس موجود در گیاهان بسیار اندک می باشد، بطوریکه مقادیر لازم از گیاهان مختلف برای تهیه ی کیلوگرم از اسانس آنها به شرح زیر می باشد:
▪ میخک: ۲۰ کیلوگرم
▪ اسطوخودوس (لاواندا): ۱۵۰ کیلوگرم
▪ نعناع: ۳۰۰ کیلوگرم
▪ آویشن قرمز: ۵۰۰ کیلوگرم
▪ مریم گلی: ۸۰۰ کیلوگرم
▪ بابونه: ۱۰۰۰ کیلوگرم
▪ گل سرخ: ۳۰۰۰ کیلوگرم
● اهمیت و کاربرد اسانس ها:
اسانس ها به دلیل معطر بودن و داشتن طعمهای مشخص در صنایع غذایی، عطرسازی و لوازم آرایشی، داروسازی و بطور کلی در صنایعی که محصولات معطر و یا دارای طعم خاص تولید می کنند، مورد مصرف دارند. اسانس ها کاربردهای فراوانی در صنایع داروسازی دارند. همانطور که گفته شد، اسانس ها دارای ترکیبات شیمیایی متنوع و پیچیده ای هستند و به همین دلیل نمی توان خصوصیات داروئی مشترکی را برای آنها ذکر کرد. ولی بطور کلی اسانس ها دارای خاصیت ضد نفخ (Carminative) می باشند. ار دیگر خصوصیات داروئی که برای اسانس ها ذکر شده است، که به برخی موارد در زیر اشاره شده است:
۱) ضد عفونی کننده
۲) ضد تشنج
۳) ضد تورم و التهاب
۴) خلط آور
۵) ضد قارچ، باکتری و کرم
۶) محرک
۷) مسکن درد دندان
۸) ضد خارش موضعی
۹) محرک دستگاه گوارش
۱۰) ضد رماتیسم
برای اسانس ها در صنایع مختلف نیز کاربردهای متنوعی ذکر شده است، از این صنایع می توان به بعضی اشاره کرد:
۱)تهیه حشره کش ها
۲) تهیه آدامسهای معطر
۳) صنایع صابون سازی
۴) تهیه خمیر دندان
۵) تهیه مواد پلاستیکی
۶) صنایع عطرسازی
۷) فرآورده های خوراکی
در واقع مهمترین کاربرد اسانس ها علاوه بر موارد ذکر شده، اثرات درمان کننده آنهاست.
● اسانس ها در بدن انسان چگونه اثر می کنند؟
واضح ترین اثر اسانس ها تحریک حس بویایی می باشد. بوها تاثیری بر احساسات ما داشته و
مستقیما بر روی مغز اثر می گذارند. دستگاه بویایی به سیستم لیمبیک که مرکز کنترل هیجان، حافظه و احساسات جنسی است متصل بوده و در کنترل ضربان قلب، فشار خون، استرس، تنفس و تعادل هورمونها دخالت دارد. همچنین اسانس ها بعد از استعمال موضعی و یا مصرف بصورت استنشاقی جذب خون شده و اثر خود را از راه خون اعمال می کنند.
● اسانس ها برای گلها و گیاهان حامل خود چه فایده ای دارند؟
اسانس ها برای گیاهان بوجود آورنده خود نیز دارای فوایدی می باشند. به عنوان مثال، اسانس موجود در گیاه دارای خاصیت دورکنندگی حشرات موذی بوده و به این وسیله از خراب شدن گلها و برگها جلوگیری بعمل می آورند. همچنین کاربرد مهمتر اسانس ها در جذب حشراتی است که جهت انجام عمل گرده افشانی و لقاح به گیاهان کمک می کنند.

منبع: سایت مقالات علمی ایران


ادامه مطلب را مطالعه کنید
 
کشف آمینواسید در مواد به جا مانده از ستاره های دنباله دار
ساعت ۱۱:٤٥ ‎ب.ظ روز سه‌شنبه ٢٧ امرداد ۱۳۸۸ : توسط : حسین

کشف آمینو اسید در مواد به جا مانده از ستاره های دنباله دار برای اولین بار می تواند نشانه حضور گسترده عوامل تشکیل دهنده حیات در فضا باشند.

به گزارش خبرگزاری مهر ، محققان موفق به یافتن نشانه هایی از عوامل اصلی سازنده حیات در غبارهایی شده اند که از دنباله ستاره های دنباله دار به جا مانده اند کشفی که می تواند پراکندگی عوامل بنیادین حیات در کهکشانها را به اثبات برساند.

دانشمندان مرکز فضایی گدارد ماده ای به نام گلیسین یکی از آمینو اسیدهای ساده و از عوامل موثر در تشکیل حیات را در نمونه های به دست آمده از ستاره دنباله دار wild 2 به دست آوردند. این نمونه توسط فضاپیمای استرادوس ناسا که در سال 2006 در صحرای یوتا سقوط کرد به دست آمده است.

به گفته محققان با کشف این ماده اکنون می توان مطمئن بود که ستاره های دنباله دار عامل انتقال آمینو اسیدها به زمین بوده اند. آمینو اسیدها در گذشته در شهاب سنگها نیز مشاهده شده بودند اما این اولین باری است که این ذرات حیاتی در ستاره های دنباله دار کشف می شوند.

فضاپیمای استرادوس در سال 1999 مسافرت 2.9 بیلیون مایلی خود را در فضا آغاز کرد و پنج سال پس از آغاز ماموریت موفق به مشاهده ستاره دنباله دار wild 2 شد. استرادوس با پرواز در ارتفاع 236 کیلومتری از ستاره دنباله دار از میان دنباله ستاره عبور کرده از غبارها و گازهای آن نمونه برداری کرد.

به گفته محققان ماده گلیسین در ابتدا چند ماه پس از فرود فضاپیما شناسایی شد و سالهای پس از آن به منظور تعیین هویت ماده کشف شده سپری شده است.

بر اساس گزارش لس آنجلس تایمز، محققان با وجود اینکه کشف گلیسین در دنباله ستاره wild 2 را کشفی بزرگ و ارزشمند می دانند اما در عین حال معتقدند کنار هم قرار گرفتن مواد مورد نیاز تشکیل حیات در زمین، نمی تواند مدرکی محکم برای اثبات چگونگی آغاز حیات باشد و برای یافتن پاسخ این سوال همیشگی تحقیقات همچنان باید ادامه داشته باشد.


 
نانو بلور های منیزیم به جنگ گرمای جهانی می‌روند
ساعت ۱٠:٤٠ ‎ب.ظ روز دوشنبه ۱٢ امرداد ۱۳۸۸ : توسط : حسین


گروهی از دانشمند‌ان در آمریکا موفق به ساخت نانو بلورهای جدید نور آبی شده‌اند که در ذخیره طولانی مدت گاز دی اکسید کربن نقش مهمی ایفا می‌کنند.

به گزارش سرویس «علمی» خبرگزاری دانشجویان ایران (ایسنا)، دانشمند‌ان آزمایشگاه برکلی نانوبلورهای غیرسمی از جنس اکسید منیزیم تولید کرده‌اند که به شیوه‌ای مؤثر نور‌ آبی از خود متصاعد می‌کنند و در ذخیره دی اکسید کربن در طولانی مدت نقش دارند.

این محصول جدید وسیله‌ای است که قابلیت کاهش اثرات مخرب افزایش گرمای زمین را دارد.

اکسید منیزیم در شکل فراوان، ماده معدنی ارزان قیمت و سفید رنگ است که کاربردهای مختلف و مفیدی دارد.

دانشمند‌ان با استفاده از یک مسیر سنتز شیمیایی ارگانومتالیک نانو بلورهای اکسید منیزیم را تولید کرده‌اند که فقط چند نانومتر قطر دارند و بر خلاف قطعات بزرگتر این ماده، نانو بلورهای جدید وقتی در برابر پرتو نور فرابنفش قرار گیرند، به رنگ نور آبی می‌درخشند.

روش‌های فعلی برای تولید نانوبلور این ماده، گران قیمت و دشوار بوده و در عین حال هم نتایج دلخواه به دست نمی آید،‌ اما در این تحقیق پژوهشگران به مکانیسمی جدید و غیر متداول برای کنترل پروسه تولید این نانوبلورها دست یافته‌اند.

یکی از خواص مهم این بلورها آن است که می‌توانند گاز CO2 را به دام انداخته و ذخیره کنند و سپس این ذخیره در زیرزمین با مواد کربنات دار واکنش داده، تشکیل مواد معدنی را می‌دهد به این ترتیب CO2 از محیط زمین خارج می‌شود.



 
فیلتراسیون مونواکسید به کمک فناوری نانو
ساعت ۳:٤٤ ‎ب.ظ روز جمعه ٩ امرداد ۱۳۸۸ : توسط : حسین

لطفا برای مطالعه ی این مطلب به ادامه ی مطلب مراجعه نمایید.

 


ادامه مطلب را مطالعه کنید
 
چرا سقف نیروگاه های اتمی گنبدی شکل است؟
ساعت ۳:٠۸ ‎ق.ظ روز سه‌شنبه ٢۳ تیر ۱۳۸۸ : توسط : حسین

آیا می دانید : سقف های گنبدی بسیار محکم تر از سقف های معمولیست ؟؟

سوخت یک نیروگاه هسته ای ، اورانیوم است. اورانیوم عنصری است که در اکثر مناطق جهان از زیرزمین استخراج می شود. اورانیوم بعداز مرحله کانه آرایی بصورت قرصهای بسیار کوچکی در داخل میله های بلند قرار گرفته و داخل رآکتور نیروگاه نصب می شوند. کلمه «Fission» به معنی شکافت است. در داخل رآکتور یک نیروگاه اتمی ، اتمهای اورانیوم تحت یک واکنش زنجیره ای کنترل شده ، شکافته می شوند. در یک واکنش زنجیره ای ، ذرات حاصل از شکافت اتم به سایر اتمهای اورانیوم برخورد کرده و باعث شکافت آنها می گردند. هریک از ذرات آزاد شده مجدداً باعث شکافت سایر اتمها در یک واکنش زنجیره ای می شود. درنیروگاههای هسته ای ، معمولاً از یک سری میله های کنترل جهت تنظیم سرعت واکنش زنجیره ای استفاده می گردد. عدم کنترل این واکنشهامی تواند منجربه تولید بمب اتم شود. اما در بمب اتم ، تقریباً ذرات خالص اورانیوم 235 یا پلوتونیوم (باشکل و جرم معینی) باید با نیروی زیادی در کنارهم قرار گیرند. چنین شرایطی در یک رآکتور هسته ای وجود ندارد.


واکنشهای زنجیره ای همچنین باعث تولید یک سری مواد رادیواکتیو می شوند. این مواد در صورت رهایی می توانند به مردم آسیب برسانند. بنابراین آنها را به شکل جامد نگهداری می کنند. این مواد در گنبدهای بتنی بسیار قوی نگهداری می شوند تا در صورت بروز حوادث مختلف ، خطری بوجود نیاید .


واکنشهای زنجیره ای باعث تولید انرژی گرمایی می شوند. این انرژی گرمایی برای جوشاندن آب در قلب رآکتور مورد استفاده قرار می گیرد. بنابراین ، به جای سوزاندن سوخت ، در نیروگاههای هسته ای ، اتمها از طریق واکنش زنجیره ای شکافته شده و انرژی گرمایی تولید می کنند. این آب از اطراف رآکتور به قسمت دیگری از نیروگاه فرستاده می شود . در این قسمت که مبدل گرمایی نامیده می شود، لوله های پر از آب حرارت داده شده و بخار تولید می کنند. سپس بخار حاصله باعث گردش توربین و درنتیجه تولید برق میشود.
رئیس شرکت دولتی ایمنی امور نظارت فنی روسیه گفت که نیرو گاه هسته ای توسط روسیه در بوشهر در حال ساخت است بدون هیچ تردیدی ایمن است و همه استانداردهای بین المللی معاصر را برآورده می کند .


ولادیمیر کوزلوف رئیس شرکت دولتی ایمنی امور نظارت فنی روسیه (Rostekhnadzor) در گفتگویی با خبرگزاری ایتارتاس گفت که مسئله اصلی در باره ایمنی نیروگاه بوشهر حفاظت آن در مقابل تاثیرات جوی است .


وی گفت : نیرو گاه اتمی بوشهر باید به طور موثر در یک صدم درصد رطوبت و چهل و پنج درجه دمای هوا کار کند . مثل اینکه در یک حمام روسی دائمی قرار داشته باشد .


این کارشناس روسی گفت : این نیروگاه همچنین تمامی اصول ایمنی دیگر را برآورده می کند و بویژه در مقابل زلزله مقاوم است ومی تواند سقوط یک هواپیما از ارتفاع چند هزار کیلو متری را تحمل کند و از تهدیدات تروریستی نیز حفاظت می شود .


وی با بیان این مطلب که واحد های انرژی اتمی این نیرو گاه که توسط روسیه ساخته شده است یکی از بهترین واحدهایی است که در جهان ساخته شده گفت : در نیرو گاه بوشهر که از هر ده کارشناس آن پنج تن آنها روسی هستند به طور دائم کیفیت این نیرو گاه در برابر هرگونه نشت و سوراخ کنترل می کنند و هر ساله دهها کارشناس روسی از ساختمان این سایت بازدید می کنند .


رئیس شرکت (Rostekhnadzor) گفت ما برتولید تمامی تجهیزات لازم نظارت کامل داریم و بخشهایی ازاین تولیدات را به 130 شرکت روسی که در طرحهای بوشهر سهیم هستند واگذار کردیم .
شایان ذکر است ولادیمیر کوزلوف که شرکت وی قراردادهای جداگانه ای با ایران برای کمک به امور بازرسی هسته ای این نیرو گاه امضاء کرده است و این قرارداد در سال 1996 به امضاء رسیده و از همان سال تا سال 2008 اعتبار دارد . طبق این قرارداد کارشناسان روسی بازرسی از نقشه و نصب نیروگاه بوشهر ، آموزش پرسنل و تایید اسناد کنترل کیفی لازم را انجام می دهند.

منبع :www.daneshju.ir


 
کشف متان نشان می‏ دهد مریخ یک سیاره مرده نیست
ساعت ۱٢:٢۱ ‎ق.ظ روز یکشنبه ٦ بهمن ۱۳۸٧ : توسط : حسین

تیمی از پژوهشگران دانشگاهی و دانشمندان ناسا برای اولین بار شواهدی قطعی دال بر وجود متان در جو مریخ به دست آورده ‏اند. این دستاورد نشان می ‏دهد که مریخ یا از نظر زمین‏ شناختی یا از نظر زیستی فعال است.

این دستاورد پس از مطالعه چندین ساله جو مریخ به کمک تلسکوپ فروسرخ ناسا و رصدخانه کک (Keck)، هر دو در کوه‏ های موناکی هاوایی، حاصل شده است. این تیم پژوهشی با استفاده از طیف ‏نما امواج دریافتی از مریخ را به خطوط طیفی‏ اش تجزیه کردند، درست مشابه کاری که منشور با نور معمولی می ‏کند و آن را به رنگ‏ های سازنده‏ اش تجزیه می‏ نماید. پس از بررسی خروجی طیف‏ نما و مشاهده خطوط جذبی، پژوهشگران با اطمینان از وجود متان در جو مریخ خبر دادند. Image

«مایکل ماما»(Michael Mumma)، از مرکز پروازهای فضایی گودارد ناسا، این‏ طور توضیح می‏ دهد:"متان در جو مریخ به شکل ­های مختلفی سریعا از بین می‏ رود. بنابراین کشف مقادیر قابل توجهی متان در نیمکره شمالی مریخ در سال 2003 حاکی از ساز‏ و ‏کاری است که باعث تولید و آزاد شدن متان می‏ شود. در اواسط تابستان میزان آزاد شدن متان در نیمکره شمالی مریخ قابل مقایسه با مقدار مشابه در حوالی یکی از چاه‏ های نفت طبیعی در کالیفرنیا است."

متان اصلی‏ ترین جزء تشکیل دهنده گاز طبیعی در زمین است. زیست-منجمان (منجمانی که به مطالعه حیات در اجرام سماوی می­ پردازند) به خصوص به این موضوع علاقه‏ مندند، چرا که عمده متان تولید شده در زمین از فعالیت‏ های گوارشی موجودات زنده ناشی می‏شود. البته دیگر پدیده ‏‏های زمین‏ شناختی نظیر زنگ زدن آهن، نیز متان آزاد می‏ کنند.

        Image

ماما می‏ گوید:"در حال حاضر ما اطلاعات کافی نداریم که مشخص کنیم آیا فعالیت ‏های زیستی باعث تولید متان در مریخ می‏ شوند یا ساز‏ و کا‏ر‏های زمین‏ شناختی و یا هر دو. ولی در هر حال وجود متان به ما می‏ گوید که این سیاره هنوز زنده است، حداقل از منظر زمین‏ شناختی."

در صورتی که موجودات میکروسکوپی در مریخ تولید متان نمایند، می‏ بایست در اعماق زیاد زیر سطح مریخ مشغول به انجام این کار باشند، جایی که به قدر کافی گرم باشد تا آب به صورت مایع یافت شود. چرا که آب مایع برای همه انواع حیات ضروری است، همان‏طور که منابع انرژی و ذخیره کربن ضروری هستند.

بنا به گفته ‏های ماما، موجودات میکروسکوپی روی زمین بین 2 تا 3 کیلومتر زیر سطح یک آبگیر در آفریقای جنوبی به نام Witwatersrand زندگی می ‏کنند، جایی که فعالیت‏ های رادیواکتیو به صورت طبیعی باعث تجزیه مولکول‏ های آب به مولکول‏ های هیدروژن و اکسیژن می ‏شود. این موجودات از هیدروژن به عنوان منبع انرژی استفاده می‏ کنند.

این احتمال وجود دارد که موجودات مشابه توانسته باشند میلیاردها سال زیر لایه‏ ی همیشه یخ‏ بسته سطح مریخ دوام آورند. چرا که زیر این لایه آب به صورت مایع است. علاوه بر آن تشعشعات به عنوان منبع انرژی عمل می ‏کنند و دی ‏اکسید کربن کربن لازم را تامین می ‏نماید. گازهای متمرکز در این نواحی زیرزمینی، نظیر متان، ممکن است به دلیل ایجاد یک سوراخ یا نشتی در سطح سیاره به هنگام فصول گرم سال آزاد شوند و باعث ارتباط نواحی عمیق زیر زمینی با جو در محل دهانه ‏های آتشفشانی یا دره‏ ها گردند.»

ممکن است یک ساز و کار زمین‏شناختی باعث تولید متان در مریخ باشد، چه اکنون و چه میلیون‏ها سال پیش. روی زمین، تبدیل زنگ آهن به کانی­ های گروه سرپنتین (هیدرو سیلیکات منیزیم) منجر به تولید متان می ‏شود. در مریخ نیز همین روند ممکن است به کمک آب، دی‏ اکسید کربن و گرمای داخلی سیاره طی شود. هر چند شواهدی دال بر وجود فعالیت‏ های آشتفشانی در مریخ وجود ندارد، ولی متان محبوس شده در غارهای یخی ممکن است در زمان فعلی آزاد شوند.

                             Image 

یکی دیگر از محققان می‏ گوید: "ما ابرهای متعددی از گاز متان را روی مریخ کشف و نشانه ‏گذاری کردیم. در یکی از این ابرها 19000 تن متان وجود داشت. این ابرها همه در فصول گرم سال آزاد شده بودند، چرا که احتمالا با تبخیر یخ ‏های سطحی، منفذهایی در سطح ایجاد شده ‏اند که متان محبوس از طریق آن‏ها اجازه فرار یافته است." به گفته پژوهشگران، متان بر فراز مناطقی از مریخ دیده شده ‏اند که در آن‏ها شواهدی مبنی بر وجود توده ‏های یخ‏ یا جریان آب در زمان‏ های دور یافت شده است.

یک روش برای پاسخ به این سوال که آیا موجودات زنده تولید‏کننده‏ های متان در مریخ هستند، اندازه‏ گیری نسبت ایزوتوپ‏ هاست. خواص شیمیایی ایزوتوپ‏ های یک عنصر تا حدی با خود عنصر تفاوت دارد و موجودات زنده ایزوتوپ‏ های سبک‏تر را ترجیح می‏ دهند. اگر حیات باعث تولید متان در مریخ باشد، آب و متان آزاد شده در این سیاره می‏ بایست نسبت ایزوتوپ‏ های مشخصی را برای کربن و هیدروژن از خود نشان دهند. این وظیفه ماموریت‏ های آینده فضایی در مریخ خواهد بود که پرده از معمای منشا تولید متان در مریخ بردارند.

منبع: سایت فیزیک هوپا


 
همه چیز در مورد انرژی هسته ای
ساعت ٢:٥۱ ‎ق.ظ روز یکشنبه ٢٩ دی ۱۳۸٧ : توسط : حسین

فیزیک هسته ای چیست؟

ذوالفقار دانشی

جدول تناوبی عناصر


درون هر اتم می‌توان سه ذره ریز پیدا کرد: پروتون، نوترون و الکترون.
پروتونها در کنار هم قرار می‌گیرند و هسته اتم را تشکیل می‌دهند، در حالی که الکترونها به دور هسته می‌چرخند. پروتون بار الکتریکی مثبت و الکترون بار الکتریکی منفی دارد و از آنجا که بارهای مخالف ، یکدیگر را جذب می‌کنند، پروتون و الکترون هم یکدیگر را جذب می‌کنند و همین نیرو، سبب پایدار ماندن الکترونها در حرکت به دور هسته می‌گردد. در اغلب حالت‌ها تعداد پروتونها و الکترونهای درون اتم یکسان است، بنابراین اتم درحالت عادی و طبیعی خنثی است.
نوترون، بار خنثی دارد و وظیفه اش در هسته، کنار هم نگاه داشتن پروتونهای هم بار است.می دانیم که ذرات با بار یکسان یکدیگر را دفع می‌کنند .در نتیجه وظیفه نوترونها این است که با فراهم آوردن شرایط بهتر، پروتونها را کنار هم نگاه دارند. ( این کار توسط نیروی هسته ای قوی صورت می‌گیرد )


تعداد پروتونهای هسته نوع اتم را مشخص می‌کند. برای مثال اگر 13 پروتون و 14 نوترون، یک هسته را تشکیل دهند و 13 الکترون هم به دور آن بچرخند، یک اتم آلومینیوم خواهید داشت و اگر یک میلیون میلیارد میلیارد اتم آلومینیوم را در کنار هم قرار دهید، آنگاه نزدیک به پنجاه گرم آلومینیوم خواهید داشت! همه آلومینیوم هایی که در طبیعت یافت می‌شوند، AL27 یا آلومینیوم 27 نامیده می‌شوند. عدد 27 نشان دهنده جرم اتمی است که مجموع تعداد پروتونها و نوترونهای هسته را نشان می‌دهد.
اگر یک اتم آلومینیوم را درون یک بطری قرار دهید و میلیونها سال بعد برگردید، باز هم همان اتم آلومینیوم را خواهید یافت. بنابراین آلومینیوم 27 یک اتم پایدار نامیده می‌شود.
بسیاری از اتمها در شکل های مختلفی وجود دارند. مثلاً مس دو شکل دارد: مس 63 که 70 درصد کل مس موجود در طبیعت است و مس 65 که 30 درصد بقیه را تشکیل می‌دهد. شکل های مختلف اتم، ایزوتوپ نامیده می‌شوند. هر دو اتم مس 63 و مس 65 دارای 29 پروتون هستند، ولی مس 63 دارای 34 نوترون و مس 65 دارای 36 نوترون است. هر دو ایزوتوپ خصوصیات یکسانی دارند و هر دو هم پایدارند.

اتمهای ناپایدار
تا اوایل قرن بیستم، تصور می‌شد تمامی اتم‌ها پایدار هستند، اما با کشف خاصیت پرتوزایی اورانیوم توسط بکرل مشخص شد برخی عناصر خاص دارای ایزوتوپ های رادیواکتیو هستند و برخی دیگر، تمام ایزوتوپ هایشان رادیواکتیو است. رادیواکتیو بدان معنی است که هسته اتم از خود تشعشع ساطع می‌کند.


هیدورژن مثال خوبی از عنصری است که ایزوتوپ های متعددی دارد و فقط یکی از آنها رادیو اکتیو است. هیدروژن طبیعی ( همان هیدروژنی که ما می‌شناسیم) در هسته خود دارای یک پروتون است و هیچ نوترونی ندارد. ( البته چون فقط یک پروتون درهسته وجود دارد نیازی به نوترون نیست ) ایزوتوپ دیگر هیدروژن، هیدروژن 2 یا دو تریوم است که یک پروتون و یک نوترون در هسته خود جای داده است. دوتریوم، فقط 015/0 درصد کل هیدروژن را تشکیل می‌دهد و در طبیعت بسیار کمیاب است، با این حال مانند هیدورژن طبیعی رفتار می‌کند. البته از یک جهت با آن تفاوت دارد و آن، سمی بودن دوتریوم در غلظت های بالاست. دوتریوم هم ایزوتوپ پایداری است، ولی ایزوتوپ بعدی که تریتیوم خوانده می‌شود، ناپایدار است. تریتیوم که هیدروژن 3 نیز خوانده می‌شود، در هسته خود یک پروتون و دو نوترون دارد و طی یک واپاشی رادیواکتیو به هلیوم 3 تبدیل می‌شود. این بدان معنی است که اگر ظرفی پر از تریتیوم داشته باشید و آن را بگذارید و یک میلیون سال بعد برگردید، ظرف شما پر از هلیوم 3 است. هلیوم 3 از 2 پروتون و یک نوترون ساخته شده وعنصری پایدار است ).


در برخی عناصر مشخص، به طور طبیعی همه ایزوتوپ‌ها رادیواکتیو هستند. اورانیوم بهترین مثال برای چنین عناصری است که علاوه بر رادیواکتیویته زیاد سنگین ترین عنصر رادیواکتیو هم هست که به طور طبیعی یافت می‌شود. علاوه بر آن، هشت عنصر رادیواکتیو طبیعی هم وجود دارند که عبارتند از پولوتونیوم، استاتین، رادون، فرانسیم، رادیوم، اکتینیوم، توریم و پروتاکتسینانیوم. عناصر سنگین تر از اورانیوم که به دست بشر در آزمایشگاه ساخته شده اند، همگی رادیواکتیو هستند.

واپاشی رادیو اکتیو
وحشت نکنید بر خلاف اسمش این فرایند بسیار ساده است! اتم یک ایزوتوپ رادیواکتیو طی یک واکنش خودبخودی به یک عنصر دیگر تبدیل می‌شود. این واپاشی معمولاً از سه راه زیر انجام می‌شود:
1- واپاشی آلفا
2- واپاشی بتا
3- شکافت خودبه خودی

توضیح تفاوت این سه راه کمی مشکل است اما بدون اینکه بدانید این سه راه چه فرقی با هم می‌کنند هم می‌توانید از ادامه مطلب سر در آورید!! اگر خیلی هم علاقمندید بدانید اینجا را کلیک کنید.

در این فرآیندها چهار نوع تابش رادیواکتیو مختلف تولید می‌شود:
1- پرتو آلفا
2- پرتو بتا
3- پرتو گاما
4- پرتوهای نوترون

باز هم برای اینکه بدانید چگونه ، اینجا را بخوانید!



تابش های طبیعی خطرناک
درست است که واپاشی رادیواکتیو، یک فرآیند طبیعی است و عناصر رادیواکتیو هم بخشی از طبیعت هستند، ولی این تابش های رادیواکتیو برای موجودات زنده زیان بار هستند. ذرات پر انرژی آلفا، بتا، نوترونها، پرتوهای گاما و پرتوهای کیهانی، همگی به تابش های یون ساز معروفند، بدین معنی که بر همکنش آنها با اتم‌ها منجر به جداسازی الکترون‌ها از لایه ظرفیتشان می‌شود. از دست دادن الکترونها، مشکلات زیادی از جمله مرگ سلول‌ها و جهش های ژنتیکی را برای موجودات زنده به دنبال دارد. جالب است بدانید جهش ژنتیکی عامل بروز سرطان است.
درات آلفا، اندازه بزرگتری دارند و از این رو توانایی نفوذ زیادی در مواد ندارند، مثلاً حتی نمی توانند از یک ورق کاغذ عبور کنند. از این رو تا زمانی که در خارج بدن هستند تأثیری روی افراد ندارند. ولی اگر مواد غذایی آلوده به مواد تابنده ذرات آلفا بخورید، این ذرات می‌توانند آسیب مختصری درون بدن ایجاد کنند.
ذرات بتا توانایی نفوذ بیشتری دارند که البته آن هم خیلی زیاد نیست، ولی در صورت خورده شدن خطر بسیار بیشتری دارند. ذرات بتا را می‌توان با یک ورقه فویل آلومینویم یا پلکسی گلاس متوقف کرد.
پرتوهای گاما همانند اشعه X فقط با لایه های ضخیم سربی متوقف می‌شوند. نوترونها هم به دلیلی بی یار بودن، قدرت نفوذ بسیار بالایی دارند و فقط با لایه های بسیار ضخیم بتن یا مایعاتی چون آب و نفت متوقف می‌شوند. پرتوهای گاما و پرتوهای نوترون به دلیل همین قدرت نفوذ بالا می‌توانند اثرات بسیار وخیمی بر سلول های موجودات زنده بگذارند، تأثیراتی که گاه تا چند نسل ادامه خواهد داشت.


پس چه کار می‌شود کرد؟
با توجه به همه چیزهایی که گفتیم ، کنترل و استفاده درست از انرژی هسته ای بیشترین اهمیت را دارد. باید بدانیم چه کارهایی از این انرژی بر می‌آید و چه کارهایی فقط در تصورات ماست تا با آگاهی بیشتر از آن استفاده کنیم. خوب اولخوبهایش را بگوییم یا بدهایش را ؟

مصارف صلح آمیز انرژی هسته ای

کاربردهای دیگر فیزیک هسته ای
1- برای کشف مطلبی اگر احتیاج به تجزیه و تحلیل موادی باشد که هیچ گونه امکان کنترلی روی آن نیست چه کاری می‌توان انجام داد؟ مثلاً اگر بخواهیم مقداری خاک کفش مشخص مظنونی یا موی سر یک انسان و یا نفت خام یک کشتی را که مقداری از کالای خود را بطور غیر قانونی در جای دیگر فروخته است تجزیه و تحلیل نمایید، چه کاری می‌توانیم بکنیم؟ البته می‌توان از روش شیمیایی استفاده کرد؛ اما روش سریع و مطمئن تری هم وجود دارد. نمونه ای از ماده ای را که نیاز به تجزیه دارد برداشته و آن را با ایزوتوپ رادیواکتیو مخلوط می‌کنیم، نمونه رادیواکتیو شده را در یک راکتور تحقیقاتی به وسیله نوترون بمباران می‌کنیم. با جذب نوترون نمونه پایدار شده و اتم های جسم مورد آزمایش نیز رادیواکتیو می‌شوند و تابش می‌کنند. مقدار تابش برای هر عنصر متفاوت است. بنابراین اگر ده عنصر مختلف در نمونه داشته باشیم، ده نوع تابش مختلف نیز خواهیم داشت. از روی این تابش‌ها می‌توان نوع و میزان عناصر تشکیل دهنده نمونه را مشخص کرد. از این روش می‌توان برای ردیابی آلودگی هوا و هم چنین آلودگی دریا توسط نفت کش‌ها استفاده کرد. با آزمایش 40 نوع نفت مختلف که در نقاط مختلف جهان استخراج می‌شوند دانشمندان به این نتیجه رسیدند که در تمام مواد نفتی هفت نوع عنصر مشترک وجود دارد. اما مقدار آنها در نفتی که در یک نقطه استخراج می‌شود با نفت نقطه دیگر دنیا متفاوت است.
هنگامی که مواد نفتی در جایی مشاهده می‌شوند نمونه ای از آن به آزمایشگاه برده شده و در معرض تابش نوترونی قرار می‌گیرد و به این ترتیب عناصر مختلف آن و مقدار آنها مشخص می‌شود. و می‌توان به طور دقیق اعلام کرد که کدام کشتی مسئول آلوده سازی بوده است.
یک روش ساده و سریع، برای تجزیه هوای آلوده نیز وجود دارد. ابتدا وسیله صافی هایی آلودگی هوا گرفته می‌شود. و سپس به وسیله همان روشی که در بالا توضیح داده شده نوع و مقدار عناصر زیان آور موجود درا آن مشخص می‌شود. با تهیه نقشه های برای آلودگی هوا مشابه نقشه های تغییرات جوی، می‌توان پیش گویی هایی در مورد آلودگی هوا انجام داد و اقدامات لازم را در رابطه با پاکیزه نگه داشتن هوا انجام داد.
2- یکی دیگر از کاربردهای تابش های هسته ای تصویر برداری است. همانطور که می‌دانید برای تصویر برداری از اجسام تیره ( کدر ) مثل بدن انسان از اشعه ایکس استفاده می‌شود. حالا اگر از اشعه ای پرانرژی تر از اشعه X استفاده کنیم، قابلیت نفوذ در عمق بیشتری را دارد و به این ترتیب از اجسام ضخیم تر نیز می‌توان عکس برداری کرد. اشعه گاما خیلی از اشعه X قوی تر است و می‌تواند در فلزات و اجسام تیره به قطر چند اینچ نفوذ کند و این امکان را برای مهندسین فراهم کند تا داخل ماشین آلات را ببینند.
3- ردیابی ایزوتوپ رادیواکتیو را تقریباً در تمام مراحل تأسیسات صنعتی پتروشیمی می‌توان مشاهده نمود. هنگام کشف و استخراج نفت، دانشمندان میله های رادیواکتیو را داخل چاههای آزمایشی فرو برده، سپس میزان انتشار تشعشع رادیواکتیو را در طبقات مختلف اندازه می‌گیرند زمین شناسان میزان بازتاب اشعه رادیواکتیو را ثبت نموده و یک تصویر واضح و دقیق از طبقات زیرین جهت حفاری بیشتر برای رسیدن به نفت در آن منطقه یا متوقف کردن کار به دست می‌آورند، در تأسیسات تصفیه و پالایش از ردیابی های ایزوتوپ های رادیواکتیو جهت دنبال کردن مواد پتروشیمی و آماده سازی آنها در قسمتهای مختلف استفاده می‌شود. در مرحله نهایی محصولات مواد نفتی تصفیه شده جهت تعیین درجه خالص بودن آنها با استفاده از ایزوتوپهای رادیواکتیو آزمایش می‌شوند در هنگام انتقال مواد نفتی در فاصله های زیاد، چون شرکتهای مختلف نفتی از لوله های نفت مشترک استفاده می‌کنند ردیابی ایزوتوپی مختلف جهت علامت گذاری ابتدای انتقال هر محموله نفتی به کار برده می‌شوند.

سلاح های هسته ای

مرضیه رستمی
امروز، تمایز دادن این دو نوع سلاح بسیار دشوار است؛ زیرا در سلاح های پیچیده ای که امروزه ساخته می‌شود هر دو نوع بمب با هم ترکیب شده اند. مثلاً ابتدا یک بمب شکافت کوچک منفجر می‌شود تا دما و فشار مورد نیاز واکنش هم جوشی و انفجار بمب هم جوشی فراهم شود. عناصر هم جوشی هم ممکن است در هسته یک بمب شکافت استفاده شوند، چون نوترونهایی که از آنها تولید می‌شود باز می‌آفریند شکافت را بالا می‌برد.
وجه تمایز سلاح های شکافت و هم جوشی در این است که انرژی آنها از تغییرات هسته اتم به دست می‌آید. پس بهترین نام برای تمامی این سلاح های انفجاری، سلاح هسته ای یا Nuclear Weapon است. نوع دیگری از استفاده از سلاحهای اتمی هم وجود دارد که به آن
بمب کثیف
می‌گویند.

بمب های شکافت (Fission Bomb)
ساده ترین بمب های هسته ای بمب های شکافت خالص هستند که اساس سلاح های پیشرفته امروزی را تشکیل می‌دهند. اولین بار این بمب در آزمایش ترینتیی که نخستین دستاوردهای علمی پروژه، منهتن بود، منفجر شد.
یک بمب هسته ای شکافت، با تبدیل مداوم یک جرم زیر بحرانی یک ماده قابل شکافت به یک مجموعه فوق بحرانی و ایجاد یک واکنش زنجیره ای همراه با تولید مقداربسیار زیاد انرژی کار می‌کند. در عمل جرم به طور پیوسته و آرام و آرام به حالت بحرانی نمی رسد، بلکه از یک حالت زیر بحرانی به یک حالت بسیار فوق بحرانی تبدیل می‌شود. بدین ترتیب هر نوترون، نوترونهای جدید و زیادی تولید می‌کند و واکنش زنجیرهای با سرعت بسیار زیادی پیش می‌رود. مشکل اصلی در تولید یک بمب هسته ای شکافت بازده انفجاری خوب، این است که بتوان برای مدت کافی، اجزای بمب را کنار هم نگاه داشت تا بخش قابل توجهی از انرژی هسته ای قابل تولید آزاد شود.
تا پیش از زمان رها کردن بمب، ماده قابل شکافت را باید به صورت قطعات متعدد و جدا از هم که هر یک کمتر از جرم بحرانی هستند، نگاهداری کرد. در زمان انفجار، باید مواد قابل شکافت را به سرعت در کنار هم قرار داد. در ضمن فرآیند جمع شدن مواد، واکنش زنجیره ای آغاز می‌شود و سبب می‌شود اجزای بمب گرم شده، منبسط شوند. این انبساط مانع از فشرده شدن حداکثر مواد می‌شود ( به صرفه ترین حالت تولید انرژی در فشردگی کامل مواد قابل شکافت روی می‌دهند. ) اما فراهم کردن سیستمی که تمام این کارها را به خوبی انجام دهد اصلاً کار ساده ای نیست.

برای انفجار بمب باید چه کار کرد؟
الف - قطعات فرو بحرانی ماده هسته ای باید به هم متصل شوند تا یک جرم فرا بحرانی را تشکیل دهند. این جرم فرا بحرانی به هنگام آغاز واکنش، بیشتر از حد نیاز نوترون تولید می‌کند و ادامه یک واکنش زنجیره ای را تضمین می‌کند.
ب - تا آنجا که ممکن است، ماده بیشتری قبل از انفجار بمب شکافته شود تا از سوخته شدن بمب جلوگیری شود. سوخته شدن، زمانی است که بمب خوب عمل نکند و مواد قابل شکافت اندکی دچار شکافت هسته ای شوند.
برای تبدیل سوخت هسته ای از حالت فرو بحرانی به حالت فرا بحرانی، معمولاً از دو روش استفاده می‌شود. روش نخست، کنار هم قرار دادن جرمهای فرو بحرانی در کنار هم و تشکیل یک جرم فرو بحرانی است. روش دوم، فشرده کردن یک جرم فرو بحرانی و رساندن آن به جرم فرا بحرانی است.
نوترونها را یک مولد نوترون تولید می‌کند. این مولد، یک ساچمه کوچک از جنس پولونیوم و بریلیوم است که درون یک ورقه فلزی واقع شده است. ساچمه و پوشش فلزی اش درون هسته سوخت هسته ای بمب قرار می‌گیرد و بدین شکل عمل می‌کند:
1- هنگامی که دو جرم فرو بحرانی به هم متصل می‌شوند، پوشش فلزی ساچمه می‌شکند و پولونیوم بلافاصله ذرات آلفا ساطع می‌کند.
2- این ذرات آلفا بریلیوم 9 ( Br9 ) برخورد می‌کنند و در نتیجه بریلیوم 8 ( Br8 ) و چند نوترون آزاد می‌شود.
3- این نوترونهای آزاد به هسته های سوخت اتمی برخورد می‌کنند و شکافت هسته ای را آغاز می‌کنند.
در نهایت، واکنش شکافت درون یک پوشش فلزی چگال که بازتابنده نام دارد، گسترش می‌یابد. بازتابنده معمولاً از U-238 ساخته می‌شود. ادامه واکنش شکافت، سبب می‌شود بازتابنده گرم شود و انبساط پیدا کند. انبساط بازتابنده، فشاری را در جهت عکس به هسته واکنش وارد می‌کند و گسترش هسته را کندتر می‌کند. بازتابنده هم چنین نوترونهای پر انرژی را به درون هسته شکافت منعکس می‌کند و بازده فرآیند شکافت هسته ای را افزایش می‌دهد.

بمب شکافت به مکانیسم تفنگی
ساده ترین راه برای رساندن دو جرم فرو بحرانی به یکدیگر، این است که تفگی بسازیم و یکی از این جرمها را به سمت دیگری شلیک کنیم. جرم بحرانی U-235 به صورت یک کره به دور مولد نوترون ساخته می‌شود، ولی مقداری از آن به صورت یک گلوله کوچک جدا می‌شود. گلوله در انتهای یک لوله بلند قرار می‌گیرد و کره اورانیومی در انتهای دیگر لوله قرار می‌گیرد. مقدار دقیقی مانده منفجره هم پشت گلوله قرار می‌گیرد.
هنگامی که حسگر فشار سنج با رومتری با ارتفاع مناسب انفجار بمب منطبق شد، مراحل زیر به ترتیب اتفاق می‌افتد:
1- چاشنی ماده منفجره عمل می‌کند و انفجاری دقیق، گلوله را به انتهای لوله پرتاب می‌کند.
2- گلوله به کره اورانیومی و مولد نوترون برخورد می‌کند و طبق روندی که قبلاً اشاره شد، واکنش شکافت آغاز می‌شود.
3- واکنش های شکافت هسته ای گسترش می‌یابند.
4- بمب منفجر می‌شود.
پسر کوچولو ( Little Boy )، بمبی که روی شهر هیروشیما منفجر شد، از همین نوع بمب بود و با همین مکانیسم عمل کرد. قدرت انفجاری آن معادل 5/14 کیلوتن تی ان تی بود و بازدهش حدود 5/1 درصد. یعنی قبل از آنکه بمب منفجر شود و اجزای بمب در فضا پخش شوند، 5/1 درصد سوخت بمب دچار شکافت هسته ای شده بود و انرژی حاصل از آن، معادل انفجار 14500 تن یا 5/14 میلیون کیلوگرم تی ان تی بود.

بمب شکافت با مکانیسم انفجاری
در اوایل پروژه، منهتن ( برنامه فوق سری ایالات متحده در جنگ جهانی دوم برای تولید بمب هسته ای )، دانمشندان هسته ای فهمیدند فشرده کردن جرمهای فرو بحرانی توسط انفجارهای داخلی و متمرکز کردن آنها در یک کره کوچک، روش خوبی برای فرابحرانی کرن آن جرم است. البته مشکلات زیادی در این راه وجود داشت، مثلاً این که چگونه ضربه انفجار را کنترل کرد و به طور یکنواخت روی سطح یک کره پخش کرد.
مشکل بدین شکل حل شد: ابزار انفجاری، کره ای با جنس اورانیوم 235 به عنوان بازتابنده و یک هسته از جنس پلوتونیوم 239 بود که بین آنها را مواد منفجره بسیار قوی پر کرده بود. وقتی بمب‌ها رها می‌شود و به لحظه انفجار می‌رسد، این اتفاق‌ها به ترتیب روی می‌دهد:
1- مواد منفجره عمل می‌کنند و یک موج ضربه ای ایجاد می‌شود.
2- موج ضربه ای هست را فشرده می‌کند.
3- واکنش شکافت آغاز می‌شود.
4- بمب منفجر می‌شود.
مرد چاق ( Fat man)، بمبمی که برفراز شهر ناکازاکی منفجر شد، از این نوع بمب های انفجاری بود که قدرتش معادل انفجار 23 کیلوتن تی ان تی و بازدهش 17 درصد بود.

بمب های مکانیسم انفجاری جدید
بعدها بمب های انفجاری به طراحی های بهتری رسیدند که بازده آنها را به شدت افزایش می‌داد. نمونه ای از کار آنها به این قرار است:
1- ماده منفجره عمل می‌کند و موج ضربه ای پدید می‌آورد.
2- موج ضربه ای، قطعات پلوتونیوم را به درون یک کره کوچک هدایت می‌کند.
3- قطعات پلوتونیوم در مرکز آن کره کوچک به یک ساچمه بریلیوم - پولونیوم برخورد کرده، پوشش آن را می‌شکنند.
4- واکنش شکافت آغاز می‌شود و به سرعت گستش می‌یابد.
5- بمب منفجر می‌شود.
امروز تغییرات زیادی در مورد شکل بمب ایجاد شده است. در گذشته ابزارهای انفجاری کروی شکل بودند، ولی امروزه توصیه می‌شود شکل آنها به بیضی گون، همانند لیمو، نزدیک باشد.

مقایسه دو مکانیسم تفنگی و انفجاری
1- بازده روش انفجاری بیشتر است، زیرا در روش انفجاری نه تنها جرمهای فرو بحرانی با هم ترکیب می‌شوند، بلکه چگالی پلوتونیوم هم افزایش می‌یابد. افزایش چگالی پلوتونیوم، افزایش چگالی نوترونهای آزاد شده را نیز به همراه خواهد داشت.
2- مکانیسم تفنگی فقط با اورانیوم 235 قابل ساخت است، در حالی که مکانیسم انفجاری از هر دو این مواد استفاده می‌کند.
3- خطرات سلاح تفنگی بیشتر است. در سلاح انفجاری، مقدار پلوتونیوم کمتر از حد بحرانی است و هیچ اتفاقی تصادفی نمی تواند موجب آغاز واکنش شکافت شود. ولی مثلا فرض کنید بمب اشتباهی به آب بیفتد و آسیب ببیند. آب دریا به عنوان کند کننده عمل می‌کند و بمب تفنگی منفجر می‌شود.
4- در حالت عادی، کره پلوتونیومی درون سلاح های انفجاری نیست و فقط هنگام مسلح شدن به درون آن فرستاده می‌شود. بنابراین در صورت هر گونه آتش سوزی یا خطرات احتمالی، انفجار هسته ای روی نمی دهد. در برخی انواع دیگر، فضایی خالی که پلوتونیوم در آنجا فوق بحرانی می‌شود با کره ای سخت پر شده که در صورت بروز اتفاق، مانع از فشرده شدن پلوتونیوم می‌شود. به هنگام مسلح شدن بمب، این کره سخت خارج می‌شود.

طراحی بمب های هسته ای

انرژی هسته‌ای به 2 روش تولید می‌شود:

1- شکافت هسته‌ای: در این روش هسته یک اتم توسط یک نوترون به دو بخش کوچکتر تقسیم می‌شود. در این روش غالباً از عنصر اورانیوم استفاده می‌شود.

2- گداخت هسته‌ای: در این روش که در سطح خورشید هم اجرا می‌شود، معمولاً هیدروژن‌ها با برخورد به یکدیگر تبدیل به هلیوم می‌شوند و در این تبدیل، انرژی بسیار زیادی بصورت نور و گرما تولید می‌شود. طراحی بمب‌های هسته‌ای: برای تولید بمب هسته‌ای، به یک سوخت شکافت‌پذیر یا گداخت‌پذیر، یک وسیله راه‌انداز و روشی که اجازه دهد تا قبل از اینکه بمب خاموش شود، کل سوخت شکافته یا گداخته شود نیاز است. بمب‌های اولیه با روش شکافت هسته‌ای و بمب‌های قویتر بعدی با روش گداخت هسته‌ای تولید شدند. ما در این بخش دو نمونه از بمب های ساخته شده را بررسی می کنیم: بمب‌ شکافت هسته‌ای :

1- بمب‌ هسته‌ای (پسر کوچک) که روی شهر هیروشیما و در سال 1945 منفجر شد. 2- بمب هسته‌ای (مرد چاق) که روی شهر ناکازاکی و در سال 1945 منفجر شد. بمب گداخت هسته‌ای : 1- بمب گداخت هسته‌ای که در ایسلند بصورت آزمایشی در سال 1952 منفجر شد. بمب‌های شکافت هسته‌ای از یک عنصر شبیه اورانیوم 235 برای انفجار هسته‌ای استفاده می‌کنند. این عنصر از معدود عناصری است که جهت ایجاد انرژی بمب هسته‌ای استفاده می‌شود. این عنصر خاصیت جالبی دارد: هرگاه یک نوترون آزاد با هسته این عنصر برخورد کند ، هسته به سرعت نوترون را جذب می‌کند و اتم به سرعت متلاشی می‌شود. نوترون‌های آزاد شده از متلاشی شدن اتم ، هسته‌های دیگر را متلاشی می‌کنند--Vahid.hvmit871 ‏۳۱ دسامبر ۲۰۰۸، ساعت ۱۹:۳۵ (UTC) در طراحی بمب‌های شکافت هسته‌ای، اغلب از دو شیوه استفاده می‌شود:

روش رها کردن گلوله:

در این روش یک گلوله حاوی اورانیوم 235 بالای یک گوی حاوی اورانیوم (حول دستگاه مولد نوترون) قرار دارد. هنگامی که این بمب به زمین اصابت می‌کند، رویدادهای زیر اتفاق می‌افتد: 1- مواد منفجره پشت گلوله منفجر می‌شوند و گلوله به پائین می‌افتد. 2- گلوله به کره برخورد می‌کند و واکنش شکافت هسته‌ای رخ می‌دهد. 3- بمب منفجر می‌شود. در بمب هیروشیما از این روش استفاده شده بود. نحوه انفجار این بمب در شکل زیر نمایش داده شده است:

روش انفجار از داخل: در این روش که انفجار در داخل گوی صورت می‌گیرد، پلونیم 239 قابل انفجار توسط یک گوی حاوی اورانیوم 238 احاطه شده است.

هنگامی که مواد منفجره داخلی آتش گرفت رویدادهای زیر اتفاق می‌افتد: 1- مواد منفجره روشن می‌شوند و یک موج ضربه‌ای ایجاد می‌کنند. 2- موج ضربه‌ای، پلوتونیم را به داخل کره می‌فرستد. 3- هسته مرکزی منفجر می‌شود و واکنش شکافت هسته‌ای رخ می‌دهد. 4- بمب منفجر می‌شود. بمبی که در ناکازاکی منفجر شد، از این شیوه استفاده کرده بود. نحوه انفجار این بمب، در شکل زیر نمایش داده شده است. بمب‌ گداخت هسته‌ای: بمب‌های شکافت هسته‌ای، چندان قوی نبودند! بمب‌های گداخت هسته‌ای ، بمب های حرارتی هم نامیده می‌شوند و در ضمن بازدهی و قدرت تخریب بیشتری هم دارند. دوتریوم و تریتیوم که سوخت این نوع بمب به شمار می‌روند، هردو به شکل گاز هستند و بنابراین امکان ذخیره‌سازی آنها مشکل است. این عناصر باید در دمای بالا، تحت فشار زیاد قرار گیرند تا عمل همجوشی هسته‌ای در آنها صورت بگیرد. در این شیوه ایجاد یک انفجار شکافت هسته‌ای در داخل، حرارت و فشار زیادی تولید می‌کند و انفجار گداخت هسته‌ای شکل می‌گیرد.در طراحی بمبی که در ایسلند بصورت آزمایشی منفجر شد، از این شیوه استفاده شده بود. در شکل زیر نحوه انفجار نمایش داده شده است. --Vahid.hvmit871 ‏۳۱ دسامبر ۲۰۰۸، ساعت ۱۹:۴۸ (UTC) اثر بمب‌های هسته‌ای:

انفجار یک بمب هسته‌ای روی یک شهر پرجمعیت خسارات وسیعی به بار می آورد . درجه خسارت به فاصله از مرکز انفجار بمب که کانون انفجار نامیده می‌شود بستگی دارد. زیانهای ناشی از انفجار بمب هسته‌ای عبارتند از : - موج شدید گرما که همه چیز را می‌سوزاند. - فشار موج ضربه‌ای که ساختمان‌ها و تاسیسات را کاملاً تخریب می‌کند.

- تشعشعات رادیواکتیویته که باعث سرطان می‌شود.

- بارش رادیواکتیو (ابری از ذرات رادیواکتیو که بصورت غبار و توده سنگ‌های متراکم به زمین برمی‌گردد) درکانون زلزله، همه‌چیز تحت دمای 300 میلیون درجه سانتی‌گراد تبخیر می‌شود! در خارج از کانون زلزله، اغلب تلفات به خاطر سوزش ایجادشده توسط گرماست و بخاطر فشار حاصل از موج انفجار ساختمانها و تاسیسات خراب می‌شوند. در بلندمدت، ابرهای رادیواکتیو توسط باد در مناطق دور ریزش می‌کند و باعث آلوده شدن موجودات، آب و محیط زندگی می‌‌شود. دانشمندان با بررسی اثرات مواد رادیواکتیو روی بازماندگان بمباران ناکازاکی و هیروشیما دریافتند که این مواد باعث: ایجاد تهوع، آب‌مروارید چشم، ریزش مو و کم‌شدن تولید خون در بدن می‌شود. در موارد حادتر، مواد رادیواکتیو باعث ایجاد سرطان و نازایی هم می‌شوند. سلاح‌های اتمی دارای نیروی مخرب باورنکردنی هستند، به همین دلیل دولتها سعی دارند تا بر دستیابی صحیح به این تکنولوژی نظارت داشته باشند تا دیگر اتفاقی بدتر از انفجارهای ناکازاکی و هیروشیما رخ ندهد. منبع :www.best of persia.com & mollasadra ضرورت انرژی هسته‌ای کاربرد روز افزون انرژی یکی از مظاهر مهم زندگی جدید است. مقدار انرژی مصرفی در ایلات متحده ، که یک کشور صنعتی پیشرفته است بین سالهای 1920 تا 1970 با ضریبی حدود 40 افزایش یافته است. این بدان معنی است که در طول این 50 سال ، مقدار مصرف انرژی تقریبا هر 10 سال دو برابر شده است. با آنکه هنوز زغال سنگ و نفت وجود دارد. آشکار شده است که حتی با کوشش‌های بیشتر برای استفاده محتاطانه و صرفه جویانه از انرژی ، بازهم منابع انرژی جدیدی لازم است، انرژی حاصل از شکافت هسته (و در دو مدت ، از همجوشی) می تواند این نیاز را مرتفع سازد.

آیا بحران انرژی حل میشود؟

نیاز برای منابع جدید انرژی در بحران انرژی که ایالات متحده ، کشورهای غربی و ژاپن در سالهای 1974- 1973 با آن مواجه بودند شدیدا احساس میشد. این کمبود ناشی از آن بود که کشورهای تولید کننده نفت در خاورمیانه حمل نفت به بعضی از کشورهای پیشرفته صنعتی را کاهش دادند. این گونه رویدادها نظرها را بر روشهای دیگر تولید انرژی متمرکز کرد. از مصرف زغال سنگ که آلودگی بیشتری دارد به انرژی خورشیدی ، و به نقش صنعت توان هسته‌ای در اقتصاد ما کشانید.

ارمغان فناوری هسته‌ای

پیشرفت توان هسته‌ای در ایالات متحده از آنچه در پایان جنگ جهانی دوم انتظار می رفت، کندتر بوده است. به دلایل گوناگون ، اداری و فنی عمدتا در ارتباط با جنگ سرد با اتحاد شوروی ، کمیسیون انرژی اتمی آمریکا ( (AAEC) که امروزه مرکز انرژی Department of Energy نامیده میشود. تاکیدی بر پژوهش ، درباره سیستمهای توان الکتریکی هسته‌ای نداشت تا آنکه در 1953 آیزنهاور به این امر اقدام کرد. در طی سالهای 1960 توان الکتریکی هسته‌ای از لحاظ اقتصادی با هیدروالکتریسیته و الکتریسیته حاصل از زغال سنگ و نفت رقابت آمیز شد.

در آغاز سال 1978، 65 راکتور هسته‌ای با ظرفیتی بیش از 47 میلیون کیلووات که حدود 9% تولید توان کل الکتریکی ملی است در حال کار بود. با حدود 90 راکتور که در دست ساختمان بود انتظار میرفت که بخش هسته‌ای محصول الکتریسیته امریکا در 1980 به حدود 17% و در 1985 به حدود 28% برسد. در مابقی جهان ، در آغاز 1978 ، حدود 130 راکتور توان هسته‌ای با ظرفیتی حدود 50 میلیون کیلووات در حال کار بود ، و انتظار میرفت در سال 1995 تعداد آنها به حدود 325 راکتور برسد.

قدرت انرژی هسته‌ای

روش‌های استفاده از انرژی هسته‌ای کاملا تازه تکامل یافته‌اند، اما نخستین نتایج به دست آمده از به کارگیری این روش‌ها مهم‌اند. بدون تردید ، تکامل بیشتر روش‌های تولید و کاربرد انرژی هسته‌ای فرصت‌های بی سابقه جدیدی را در پیش روی دانش ، فن و صنعت فراهم خواهد آورد. تجسم میزان کامل این فرصت‌ها در مرحله نوین دشوار است.

آزادی انرژی هسته‌ای قدرت بیکرانی را در اختیار انسان گذاشته است مشروط بر این که این انرژی در راه هدف‌های صلح آمیز به کار گرفته شود. باید این را نیز به خاطر داشت که طراحی راکتور‌های هسته‌ای یکی از نتایج بسیار مهم ساختا درونی ماده است. تابش گسیلی از اتم‌ها و هسته‌های اتمی نامرئی و نا محسوس به نتیجه عملی کاملا مرئی ، یعنی آزاد سازی و استفاده از انرژی هسته‌ای نهان در اورانیوم ، منتهی شده است. این نتیجه به یقین اثبات میکند که نظرات علمی ما درباره اتم‌ها و هسته‌های اتمی درست‌اند، یعنی واقعیت عینی طبیعت را باز تاب میدهند.

شکافت هسته‌ای

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد

پرش به: ناوبری, جستجو

شکافت هسته ای فرآیندی است که در آن یک اتم سنگین مانند اورانیوم به دو اتم سبکتر تبدیل می‌شود. وقتی هسته‌ای با عدد اتمی زیاد شکافته شود، بر پایه فرمول اینشتین، مقداری از جرم آن به انرژی تبدیل می‌شود. از این انرژی در تولید برق (در نیروگاه هسته‌ای) یا تخریب (سلاح‌های هسته‌ای) استفاده می‌شود.

اوتوهان زمانی که قصد داشت از بمباران اورانیوم با نوترون آن را به رادیم تبدیل کند دریافت که به اتم بسیار کوچک‌تری دست یافته‌است.در تمام واکنش‌های هسته‌ای که تا ان زمان شناخته شده بود تنها ذرات کوچک از هسته جدا می‌شدند اما این بار یک تقسیم بزرگ رخ داده بود. لایز میتنر و اوتو فریش دریافتند که فراوردهٔ این بمباران نوترونی باریم است و جرم هر اتم اورانیم هنگام تبدیل شدن به ذرات کوچک‌تر به اندازهٔ یک پنجم جرم یک پروتون کاهش می‌یابد و این جرم مطابق رابطهٔ اینشتین E=mc² به انرژی تبدیل شده‌است.به خاطر شباهت این پدیدهٔ تقسیم هسته با تقسیم سلولی میتنر و فریش آن را شکافت نامیدند.مقالهٔ این یافته در یازدهم فوریهٔ ۱۹۳۹ در نشریهٔ نیچر با عنوان «واکنش هسته‌ای نوع جدید» منتشر شد.

در تصویر اتم اورانیم-۲۳۵ دیده می‌شود که پس از برخورد یک نوترون متلاشی شده و پرتو‌های رادیو اکتیو از خود صادر می‌کند.سپس به دو عنصر باریم-۱۴۱ و کریپتون-۹۲ تقسیم شده و به پایداری می‌رسدودر ضمن سه عدد نوترون دیگر آزاد می کند که هر یک موجب شکافت یک هسته ی اورانیوم دیگر می شوند واین واکنش زنجیره ای مرتب ادامه پیدا میکند .

اورانیوم

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد

پرش به: ناوبری, جستجو
اورانیوم در جدول تناوبی

اورانیوم یکی از عنصرهای شمیایی است که عدد اتمی آن ۹۲ و نشانه آن U است و در جدول تناوبی جزو آکتنیدها قرار می‌گیرد. ایزوتوپ۲۳۵U آن در نیروگاه‌های هسته‌ای به عنوان سوخت و در سلاح‌های هسته‌ای به عنوان ماده منفجره استفاده می‌شود.

اورانیوم به طور طبیعی فلزی است سخت، سنگین، نقره‌ای رنگ و پرتوزا. این فلز کمی نرم تر از فولاد بوده و تقریبآ قابل انعطاف است. اورانیوم یکی از چگالترین فلزات پرتوزا است که در طبیعت یافت می‌شود. چگالی آن ۶۵٪ بیشتر از سرب و کمی کمتر از طلا است.

سال‌ها از اورانیوم به عنوان رنگ دهنده لعاب سفال یا برای تهیه رنگ‌های اولیه در عکاسی استفاده می‌شد و خاصیت پرتوزایی (رادیواکتیو) آن تا سال ۱۸۶۶ ناشناخته ماند و قابلیت آن برای استفاده به عنوان منبع انرژی تا اواسط قرن بیستم مخفی بود.

 

 فراوانی

این عنصر از نظر فراوانی در میان عناصر طبیعی پوسته زمین در رده ۴۸ قراردارد.

اورانیوم در طبیعت بصورت اکسید و یا نمک‌های مخلوط در مواد معدنی (مانند اورانیت یا کارونیت) یافت می‌شود. این نوع مواد اغلب از فوران آتشفشان‌ها بوجود می‌آیند و نسبت وجود آنها در زمین برابر دو در میلیون نسبت به سایر سنگها و مواد کانی است. اورانیوم طبیعی شامل ‎۹۹/۳٪ از ایزوتوپ ‎۲۳۸U و ‎۰/۷٪ ‎۲۳۵U است.

این فلز در بسیاری از قسمت‌های دنیا در صخره‌ها، خاک و حتی اعماق دریا و اقیانوس‌ها وجود دارد. میزان وجود و پراکندگی آن از طلا، نقره یا جیوه بسیار بیشتر است.

ده کشوری که ۹۴٪ از استخراج اورانیوم جهان در آنها انجام می‌گیرد.

تاریخچه

اورانیوم در سال ۱۷۸۹ توسط مارتین کلاپروت (Martin Klaproth) شیمی دان آلمانی از نوعی اورانیت بنام پیچبلند (Pitchblende) کشف شد. این نام اشاره به سیاره اورانوس دارد که هشت سال قبل از آن، ستاره شناسان آن را کشف کرده بودند.

اورانیوم یکی از اصلی‌ترین منابع گرمایشی در مرکز زمین است و بیش از ۴۰ سال است که بشر برای تولید انرژی از آن استفاده می‌کند.

دانشمندان معتقد هستند که اورانیوم بیش از ۶/۶ بیلیون سال پیش در اثر انفجار یک ستاره بزرگ بوجود آمده و در منظومه خورشیدی پراکنده شده‌است.

ویژگی‌های اورانیوم

اورانیوم سنگین‌ترین (به بیان دقیقتر چگالترین) عنصری است که در طبیعت یافت می‌شود (هیدروژن سبکترین عنصر طبیعت است.)

اورانیوم خالص حدود ‎۱۸/۷ بار از آب چگالتر است و همانند بسیاری از دیگر مواد پرتوزا در طبیعت بصورت ایزوتوپ یافت می‌شود.

اورانیوم شانزده ایزوتوپ دارد. حدود ‎۹۹/۳ درصد از اورانیومی که در طبیعت یافت می‌شود ایزوتوپ ۲۳۸ (U-۲۳۸) است و حدود ‎۰/۷ درصد ایزوتوپ ۲۳۵ (U-۲۳۵). دیگر ایزوتوپ‌های اورانیم بسیار نادر هستند.

در این میان ایزوتوپ ۲۳۵ برای بدست آوردن انرژی از نوع ۲۳۸ آن بسیار مهم‌تر است چرا که U-۲۳۵ (با فراوانی تنها ‎۰/۷ درصد) آمادگی آن را دارد که در شرایط خاص شکافته شود و مقادیر زیادی انرژی آزاد کند. به این ایزوتوپ «اورانیوم شکافتنی» (Fissil Uranium) هم گفته می‌شود و برای شکافت هسته‌ای استفاده می‌شود.

اورانیوم نیز همانند دیگر مواد پرتوزا دچار تباهی می‌شود. مواد رادیو اکتیو دارای این خاصیت هستند که از خود بطور دائم ذرات آلفا و بتا و یا اشعه گاما منتشر می‌کنند.

U-۲۳۸ باسرعت بسیار کمی تباه می‌شود و نیمه عمر آن در حدود ‎۴،۵۰۰ میلون سال (تقریبآ برابر عمر زمین) است.

این موضوع به این معنی است که با تباه شدن اورانیوم با همین سرعت کم انرژی برابر ‎۰/۱ وات برای هر یک تن اورانیوم تولید می‌شود و این برای گرم نگاه داشتن هسته زمین کافی است.

شکاف هسته‌ای اورانیوم

U-۲۳۵ قابلیت شکاف هسته‌ای دارد. این نوع از اتم اورانیوم دارای ۹۲ پروتون و ۱۴۳ نوترون است (بنابراین جمعآ ۲۳۵ ذره در هسته خود دارد و به همین دلیل U-۲۳۵ نامیده می‌شود)، کافی است یک نوترون دریافت کند تا بتواند به دو اتم دیگر تبدیل شود.

این عمل با بمباران نوترونی هسته انجام می‌گیرد، در این حالت یک اتم U-۲۳۵ به دو اتم دیگر تقسیم می‌شود و دو، سه و یا بیشتر نوترون آزاد می‌شود. نوترون‌های آزاد شده خود با اتم‌های دیگر U-۲۳۵ ترکیب می‌شوند و آنها را تقسیم کرده و به همین منوال یک واکنش زنجیره‌ای از تقسیم اتم‌های U-۲۳۵ تشکیل می‌شود.

اتم U-۲۳۵ با دریافت یک نوترون به اورانیوم ۲۳۶ تبدیل می‌شود که ثبات و پایداری نداشته و تمایل دارد به دو اتم با ثبات تقسیم شود. انجام عمل تقسیم باعث آزاد شدن انرژی می‌شود بگونه‌ای که جمع انرژی حاصل از تقسیم زنجیره اتمهای U-۲۳۵ بسیار قابل توجه می‌شود.

نمونه‌ای از این واکنش‌ها به اینصورت است:


U-۲۳۵ + n \rightarrow Ba-۱۴۱ + Kr-۹۲ + ۳n + ‎۱۷۰ Million electron Volts‎

U-۲۳۵ + n \rightarrow Te-۱۳۹ + Zr-۹۴ + ۳n + ۱۹۷ Million electron Volts


که در آن: electron Volt = ۱٫۶۰۲ x ۱۰-۱۹ joules

(یک ژول انرژی برابر توان یک وات برای مصرف در یک ثانیه‌است.)

مجموع این عملیات ممکن است در محلی بنام رآکتور هسته‌ای انجام گیرد. رآکتور هسته‌ای می‌تواند از انرژی آزاد شده برای گرم کردن آب استفاده کند تا در نهایت از آن برای راه اندازی توربین‌های بخار و تولید برق استفاده شود.


 
Volcanoes May Have Provided Sparks and Chemistry for First Life
ساعت ۱٠:۳۱ ‎ب.ظ روز چهارشنبه ٢٩ آبان ۱۳۸٧ : توسط : حسین

Lightning and gases from volcanic eruptions could have given rise to the first life on Earth, according to a new analysis of samples from a classic origin-of-life experiment by NASA and university researchers. The NASA-funded result is the subject of a paper in Science appearing October 17.

Miller's original samplesThe Bada Lab at Scripps holds the original samples used by Stanley Miller to study the origins of life. Credit: Scripps Institution of Oceanography, University of Calif., San Diego

"Historically, you don’t get many experiments that might be more famous than these; they re-defined our thoughts on the origin of life and showed unequivocally that the fundamental building blocks of life could be derived from natural processes," said lead author Adam Johnson, a graduate student with the NASA Astrobiology Institute team at Indiana University, Bloomington, Ind.

From 1953 to 1954, Professor Stanley Miller, then at the University of Chicago, performed a series of experiments with a system of closed flasks containing water and a gas of simple molecules. At the time, the molecules used in the experiment (hydrogen, methane, and ammonia) were thought to be common in Earth's ancient atmosphere.

The gas was zapped with an electric spark. After running the experiment for a few weeks, the water turned brown. When Miller analyzed the water, he found it contained amino acids, which are the building blocks of proteins -- life's toolkit -- used in everything from structures like hair and nails to processes that speed up, facilitate, and regulate chemical reactions. The spark provided the energy for the molecules to recombine into amino acids, which rained out into the water. His experiment showed how simple molecules could be assembled into the more complex molecules necessary for life by natural processes, like lightning in Earth's primordial atmosphere.

Diagram of Miller's original experimentThe apparatus used for Miller's original experiment. Boiled water (1) creates airflow, driving steam and gases through a spark (2). A cooling condenser (3) turns some steam back into liquid water, which drips down into the trap (4), where chemical products also settle. Credit: Ned Shaw, Indiana University
Miller came to the Chemistry Department at the University of California, San Diego in 1960. Professor Jeffrey Bada, a co-author of the paper, was his graduate student in chemistry between 1965 and 1968. Bada joined the faculty of the Scripps Institution of Oceanography (part of UCSD) in 1971.

"Stanley and I continued to work on various projects until he died in 2007. When Adam and I found the samples from the original experiments, it was a great opportunity to reanalyze these historic samples using modern methods," said Bada. The team wanted to see if modern equipment could discover chemicals that could not be detected with the techniques of the 1950s. They analyzed the samples and turned to Daniel Glavin and Jason Dworkin of NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Md., who helped the analysis with state-of-the-art instruments in their Goddard Astrobiology Analytical lab.

Miller actually ran three slightly different experiments, one of which injected steam into the gas to simulate conditions in the cloud of an erupting volcano. "We found that in comparison to Miller's classic design everyone is familiar with from textbooks, samples from the volcanic apparatus produced a wider variety of compounds," said Bada.

"We discovered 22 amino acids, 10 of which have never been found in any other experiment like this," said Glavin. This is significant because thinking on the composition of Earth's early atmosphere has changed. Instead of being heavily laden with hydrogen, methane, and ammonia, many scientists now believe Earth's ancient atmosphere was mostly carbon dioxide, carbon monoxide, and nitrogen.

Diagram of Miller's volcanic experimentThe apparatus used for Miller's "second," initially unpublished experiment. Boiled water (1) creates airflow, driving steam and gases through a spark (2). A tapering of the glass apparatus (inlay) creates a spigot effect, increasing air flow. A cooling condenser (3) turns some steam back into liquid water, which drips down into the trap (4), where chemical products also settle. Credit: Ned Shaw, Indiana University
"At first glance, if Earth's early atmosphere had little of the molecules used in Miller's classic experiment, it becomes difficult to see how life could begin using a similar process. However, in addition to water and carbon dioxide, volcanic eruptions also release hydrogen and methane gases. Volcanic clouds are also filled with lightning, since collisions between volcanic ash and ice particles generate electric charge. Since the young Earth was still hot from its formation, volcanoes were probably quite common then. The organic precursors for life could have been produced locally in tidal pools around volcanic islands, even if hydrogen, methane, and ammonia were scarce in the global atmosphere. As the tidal pools evaporated, they would concentrate the amino acids and other molecules, making it more likely that right sequence of chemical reactions to start life could occur. In fact, volcanic eruptions could assist the origin of life in another way as well – they produce carbonyl sulfide gas, which helps link amino acids into chains called peptides." said Glavin.

The research was funded in part by the NASA Astrobiology Institute. "This research is both a link to the experimental foundations of astrobiology as well as an exciting result leading toward greater understanding of how life might have arisen on Earth," said Carl Pilcher, director of the NASA Astrobiology Institute headquartered at NASA Ames Research Center. The team also includes James Cleaves of the Carnegie Institution for Science, Washington, and Antonio Lazcano of Facultad de Ciencias, National Autonomous University of Mexico (UNAM), Mexico.



 
 

Bill Steigerwald

NASA Goddard Space Flight Center


 
Ozone Hole Maximum Announced-2008
ساعت ۱٠:٢۸ ‎ب.ظ روز چهارشنبه ٢٩ آبان ۱۳۸٧ : توسط : حسین

Ozone hole maximum on September 12, 2008.
This image shows the 2008 ozone hole maximum, reached on Sept. 12. Credit: NASA


The Antarctic ozone hole reached its annual maximum on Sept. 12, 2008, stretching over 27 million square kilometers, or 10.5 million square miles. The area of the ozone hole is calculated as an average of the daily areas for Sept. 21-30 from observations from the Ozone Monitoring Instrument (OMI) on NASA’s Aura satellite.

This is considered a “moderately large” ozone hole, according to NASA atmospheric scientist, Paul Newman. And while this year’s ozone hole is the fifth largest on record, the amount of ozone depleting substances have decreased about 3.8% from peak levels in 2000. The largest ozone hole ever recorded occurred in 2006, at a size of 10.6 million square miles.

The ozone hole is a region of exceptionally depleted ozone in the stratosphere over the Antarctic that occurs at the beginning of Southern Hemisphere spring (August) and typically reaches its maximum extent in late September or early October. The ozone hole then begins to break up, with the area of depleted ozone dissipating throughout the southern mid latitudes, including parts of southern Africa, South America, Australia, and New Zealand. The resulting increase in UV radiation in those areas can potentially affect human health as well as plant and animal species.

NASA has been monitoring the status of the ozone layer through satellite observations since the 1970s. And today, NASA satellite instruments provide us with daily images of ozone over the Antarctic region, like this one, captured on Sept. 12, 2008. Continuously updated images can be found at NASA’s Ozone Hole Watch website
> Ozonewatch.

 
 
Kathryn Hansen
Goddard Space Flight Center


 
چگاله های گرما
ساعت ۸:۳٤ ‎ب.ظ روز چهارشنبه ٢٩ آبان ۱۳۸٧ : توسط : حسین

 برای ساختن چگاله ی بوز-آینشتاین فیزیکدانان معمولا گاز های اتمی را در چند میلیاردم یک درجه ی کلوین سرد می کنند. به تازگی گزینه ی جدیدی مطرح شده که می توان این سیستم های کوانتمی درشت مقیاس را در دما های نسبتا بالا با استفاده از پولاریتون ها کاوید.

بر اساس مکانیک کوانتمی، طبیعت موجی یک شئ به آن اجازه می دهد تا از میان مانعی بگذرد که از نظر فیزیک کلاسیک مطلقا غیر قابل نفوذ است.
پس چرا نمی توانیم تونل زنی و دیگر پدیده های کوانتمی را در زندگی روزمره مان ببینیم؟

دلیل اینست که این پدیده ها تنها در مقیاس طول موج اتم هایی اتفاق می افتد که اشیا ریز- مقیاس را شکل می دهند، و این طول موج ها بسیار کوچکتر از آنند که اثرشان دیده شود. برابر فرمول      (در این فرمول p اندازه ی حرکت است و برابر است با حاصل جرم در سرعت)، طول موج دوبروی یک اتم نوعی در دمای اتاق در حدود   است.

برای مشاهده ی رفتار موجی یک ذره ما باید اندازه حرکت آن را کاهش دهیم. اگر اندازه حرکت گروهی از ذرات آنقدر پایین باشد که طول موج ذرات با فاصله بینشان برابر شود، تابع موج منحصر به فرد ذرات شروع به انطباق سازنده می کنند یا به عبارتی افزایش می یابند. وضعیت بسیار منظمی که حاصل می شود به نام چگالش بوز- آینشتاین شناخته می شود که در آن تمام ذرات همچون یک موج واحد رفتار می کنند. این پدیده تنها در میان ذراتی به نام بوزون ها که دارای اندازه حرکت زاویه ای و اسپین صحیح هستند شکل می گیرد.

از زمان ساخته شدن اولین چگاله ی بوز- آینشتاین (BEC) از اتم های گاز روبیدیم، 12 پیش، فیزیکدانان علاقمند بوده اند که به این اندازه حرکت بسیار کوچک از طریق سرد کردن ذرات (کم کردن سرعتشان) برسند. اما دمای مورد نیاز فوق العاده پایین است، در مجموع تنها چند میلیاردم درجه، که نیازمند تکنیک های بسیار پیشرفته سرمایش از جمله سرمایش لیزری می باشد. گزینه ی دیگر که هماکنون توسط لابراتوار های بسیاری در سرتاسر دنیا دنبال می شود، ساختن نوع خاصی از ذرات بسیار سبک به نام پولاریتون است. پولاریتون ها که بوزون هایی هستند متشکل از یک جفت حفره- الکترون و یک فوتون، میلیارد ها بار سبک تر از اتم های روبیدیم هستند، بنابراین باید قادر باشند BEC را در دما های بسیار بالاتر تشکیل دهند.

اولین نشانه ی چگاله ی پولاریتون سال گذشته زمانی که Jacek Kasprazk از دانشگاه ژوزف فوریه در فرانسه به همراه همکارانی در سویس و انگلستان، از لیزر برای افزایش پیوسته چگالی پولاریتون ها در یک ریز حفره ی نیمه رسانا که در دمای نسبتا گرم 19K قرار دارد استفاده کردند، بدست آمد. آنها دریافتند که بالای چگالی بحرانی پولاریتون ها شروع می کنند به نشان دادن رفتار همدوس یک BEC.

دیگر محققان این زمینه شک داشتند که پولاریتون ها BEC واقعی بوده باشند، چراکه این رفتار تنها در منطقه ای که با لیزر برانگیخته شده است دیده شده، که این منطقه به خودی خود همدوس است. برای حل این مشکل دیوید اسنوک و همکارانش از دانشگاه پیتزبورگ و آزمایشگاه های بل در ایالات متحده سیستم مشابه ای ساخته اند که در آن پولاریتون ها توسط لیزری تولید می شوند که متعاقباً از برانگیختگی لیزری دوری می کند. آنها این کار را با استفاده از یک میخ تیز به عرض 50 μm انجام دادند که با ایجاد یک پریشانی ناهمگن در ریز حفره تله ای می سازد که پولاریتون ها می توانند در آن انباشته شوند. آنها دریافتند که در این سیستم هنوز BEC در دمای 4.2K شکل می گیرد.

با اینکه این نتیجه به گرمی BEC 19 کلوینی ای که تیم Kasprazk گزارش کرده نیست، دکتر اسنوک به فیزیک وب گفت که از زمان انتشار نتیجه تا کنون آنها دمای چگاله را تا 32K افزایش داده اند: "به دلایل متعدد می توان انتظار داشت که می توانیم به دماهای بالاتر هم برسیم... من رسیدن به دمای اتاق را پیش بینی نمی کنم اما بیش از 100K دور از دسترس نیست."
به علاوه ریز حفره ی تیم آمریکایی از نیمه رسانا های در دسترس گالیم آرسنید که در سیستم های محصور سازی -مانند آنچه که برای گاز های اتمی استفاده می شوند- ساخته شده است که باعث می شود این زمینه برای گروه های تحقیقاتی بیشتری قابل دسترسی باشد.

با این وجود هنوز تردید هایی وجود دارند که آیا سیستم اسنوک یک BED با شرایط متعارف است؟ چرا که پولاریتون ها چنان عمر کوتاهی دارند که سیستم تنها می تواند به شبه- تعادل برسد. اسنوک می گوید:" برخی می خواهند استفاده از عبارت BEC را به سیستم های در تعادل حقیقی محدود کنند. از طرف دیگر عده ای می خواهند این عبارت را کلی تر کنند تا تمامی انواع سیستم ها ازجمله لیزر را در بر گیرد. به نظر من این مسئله بیشتر مربوط می شود به اصطلاحات و نامگذاری فنی."


 pszine.com


 
تولید بور در ابعاد میلیمتری
ساعت ۱٢:٠٧ ‎ق.ظ روز یکشنبه ۱٩ آبان ۱۳۸٧ : توسط : حسین

 

بور اولین مدل تئوری موفق اتمی را در 1913 ارائه داد: پیشنهاد گردش الکترونها در مدارهایی به دور هسته ی اتم شبیه گردش سیارات به دور یک ستاره. مدل بور باعث درک عمیقتر از خصوصیات شیمیایی و نوری اتمها میشود، مدل او باعث شد که او جایزه ی نوبل را درسال 1922 ببرد. اما تصور او از سفر الکترونها در مدارهای گسسته عاقبت توسط مکانیک کوانتومی نمایش داده شد.

 

مکانیک کوانتومی نشان داد که الکترونها وضعیت مشخص و دقیقی ندارند اما درعوض در الگوهای موجی شکل توزیع شده اند.

بری دانینگ (Barry Dunning) سرپرست محققان و پروفسور Sam & Helen Worden فیزیک و نجوم دانشگاه رایس: "در یک سیستم به اندازه کافی بزرگ، اثرات کوانتومی در مقیاس اتمی می توانند به مکانیک کلاسیک پایه گذاری شده بر مدل بور گذار داشته باشند."

" استفاده از اتمهای بسیار برانگیخته ریدبرگ و یک دسته از میدانهای الکتریکی پالس دار، مارا قادر ساخت تا حرکت الکترون را تحت تاثیر قرار داده و وضعیتهای دایره وار سیاره ای شکل ایجاد کنیم ."

تیم شامل اعضایی از آزمایشگاه ملی اوک ریج(Oak Ridge National Laboratory) و دانشگاه تکنولوژی وین(Vienna University of Technology) بود.

محققان با استفاده از لیزر، اتم پتاسیم را به سمت ترازهای خیلی بالا تحریک کردند. 

با استفاده با دقت از یک دسته مناسب پالسهای الکتریکی کوتاه، تیم توانست اتمها را در یک وضعیت دقیق و مشخص به طرف یک شبه مسیر تحریک کند. الکترونهای متمرکز شده که به دور از هسته می چرخیدند درحقیقت اتمها غولهای ذره ای واقعی با قطر نزدیک به یک میلیمتر هستند.

دانینگ گفت: "اندازه گیری های ما نشان می دهد که الکترونها برای چندین دور بصورت متمرکز شده باقی می مانند و بیشتر شبیه ذره های کلاسیکی رفتار می کنند."

اوگفت: " کار آنها، کاربردهای عظیم و نهفته ای در نسل بعدی کامپیوترها و مطالعه آشفتگی های کلاسیکی و کوانتومی در بر دارد."

تحقیق درمجلات فیزیکی بصورت آنلاین در دسترس است .

نویسندگان : جفری مستایر و برندن ویکر(Jeffery Mestayer and Brendan Wyker) دانشجویان شاخه فارغ التحصیلی، جیم لانکستر ( Jim Lancaster) محقق شاخه فوق دکتری، کارلوس رینهولد (Carlos Reinhold) از آزمایشگاه ملی اوک ریج، شوهی یوشیداو جوشیم برگدورفر(Shuhei Yoshida and Joachim Burgdorfer) از دانشگاه تکنولوژی وین.

 

تحقیق توسط بنیاد ملی علوم ، بنیاد رابرت ای ولچ (Robert A. Welch Foundation)، دپارتمان انرژی و بنیاد علوم استرالیا حمایت می شود.


* منبع مقاله: http://www.sciencedaily.com/releases/2008/06/080630173921.htm


* ترجمه و ارسال: " sara2008 " - از اعضای تیم علمی - تخصصی مترجمین هوپا


 
ذرات تا بینهایت ادامه دارند
ساعت ۱۱:٢۸ ‎ب.ظ روز شنبه ۱۸ آبان ۱۳۸٧ : توسط : حسین

پنجم اسفند 81, یکصدمین سال تولد بزرگ مردی بود که داستان زندگی اش نموداری از یک پژوهشگر به تمام معنی است. در تمام حیات مقدسش یک لحظه هم فکر توقف و سکون به ذهنش راه نداد. دانشمندی با خصوصیات ناب ایرانی: استعداد , تلاش و پشتکار بی پایان همراه با تعصب ملی. نوشته زیر گوشه ای از زندگی ایشان به همراه تئوری معروفش در مورد بی نهایت بودن ذرات است. دکتر محمود حسابی در سال 1281 در تهران متولد شد. در پنج سالگی همراه با خانواده اش عازم بیروت شد. پدرش »مغر السلطنه« کنسول ایران در شامات بود ولی پس از مدت کوتاهی خانواده اش را برای همیشه ترک کرد و به تهران بازگشت. بدین ترتیب دکتر حسابی در غربت, آواره و طرد شده همراه با مادر و برادرش در خانه حاج علی تفرشی نگهبان سفارتخانه ایران در بیروت به سختی روزگار می گذرانید. ولی در این دوران سختی از تحصیل غافل نماند و تحصیلات متوسطه را در کالج آمریکایی و بعد تحصیلات عالیه دانشگاهی را در رشته ادبیات دانشگاه بیروت گذراند. پس از آن به تحصیل در رشته راه و ساختمان, سپس معدن و بعد ریاضیات و ستاره شناسی در بیروت پرداخت و در همه این رشته ها موفق به اخذ مدرک مهندسی شد. در سال 1305 برای تحصیل حقوق وارد دانشگاه سورین شد و پس از طی دو سال این رشته به گذراندن رشته پزشکی و ادامه تحصیل در رشته ریاضیات و ستاره شناسی و سپس اخذ مدرک مهندسی برق از دانشکده برق پاریس پرداخت. در طی این مدت از طریق کار در یک دفترخانه اسناد رسمی در بیروت, یک آزمایشگاه بیولوژی و راهسازی برای یک شرکت فرانسوی در لبنان, یک بیمارستان و سپس راه آهن برقی در فرانسه زندگی را می گذراند. تا اینکه یک روز به این فکر افتاد که »چرا شغلهایی که تاکنون داشته ام باعث رضایت خاطر من نشده اند؟« برای یافتن پاسخ به سراغ استادش دکتر ژانه رفت و دکتر ژانه او را به سمت پرفسور فابری استاد دانشگاه سورین و فیزیکدان معروف راهنمایی کرد. وی پس از پذیرفته شدن در امتحان مربوطه به این رشته قدم به وادی فیزیک گذاشت و با تلاش زیاد پس از سه سال موفق به اخذ دکترای فیزیک از دانشگاه سورین شد. (در سن 27 سالگی). در همان زمان از میان پانزده هزار نفر داوطلب بعنوان یکی از پنج نفری که پای درس انیشتین می نشستند انتخاب شد و در پرینستون امریکا با این مرد بزرگ روبرو شد و یکسال بعد تئوری »تئوری بی نهایتی ذرات« خود را ارائه داد و با راهنمایی انیشتین و تحقیقات در دانشگاه شیکاگو توانست آن را به نظریه ای زیبا و قابل دفاع تبدیل کند و این نظریه را بطور دقیق برای دانشمندان بزرگ دیگری چون بورن, فرمی و شرودینگر شرح داد. و سپس نشان »کوماندور دولا لژیون دونور« را که بزرگترین نشان علمی دانشگاه فرانسه است دریافت کرد. زمان بازگشت به دانشگاه پرینستون انیشتین او را به جانشینی کرسی خود در این دانشگاه برگزید و افتخار بزرگی را نصیب او کرد. پس از یکسال تحقیقات در این کرسی و این دانشگاه به فکر بازگشت به وطن و خدمت به وطن افتاد و پس از سالهای طولانی قدم به خاک ایران گذاشت. او در ایران با سختی و مشقات فراوان موفق به کارهای علمی بسیار شد از جمله: تأسیس دارالمعلمین تهران, ساخت اولین رادیو در کشور, تأسیس دانشسرای عالی و تدریس فیزیک و مکانیک در آن, ایجاد اولین ایستگاه هواشناسی, نصب اولین دستگاه رادیولوژی (برای برادرش دکتر محمد حسابی), بنیان گذاری فرهنگستان زبان ایران, نقشه برداری و احداث راه آهن تهران شمشک, تأسیس دانشگاه تهران و ریاست و تدریس در این دانشگاه, تأسیس مرکز عدسی سازی اپتیک کاربردی در دانشگاه تهران, برپایی اولین رصدخانه نوین در ایران, پایه گذاری مدارس عشایری در کشور, تأسیس انجمن ژئوفیزیک ایران, پایه گذاری مرکز تحقیقات اتمی و تأسیس راکتور اتمی دانشگاه تهران, تأسیس مرکز مدرن تعقیب ماهواره در شیراز, تأسیس انجمن فیزیک ایران و.... در تمام مدت خدمت به وطنش از کارهای علمی چون عضویت در کنگره ریاضیات اسلو در نروژ, عضویت در کنفرانس علمی پرینستون, عضویت در هیات تحقیقاتی انستیتو تحقیقات هسته ای شیکاگو, عضویت در آکادمی علوم نیویورک, عضویت در کنفرانس اتمی ژنو, عضویت در انجمن فیزیک اروپا و امریکا و... غافل نبود. او در سال 68 بعنوان مرد علمی سال جهان انتخاب شد و در سال 71 در حالیکه هنوز صاحب کرسی و استاد دانشگاه تهران بود در ساعت 30/7 صبح دوازده شهریور در بیمارستان دانشگاه ژنو پس از یک دوره بیماری در گذشت. راهش پر رهرو و روحش شاد! خلاصه ای از تئوری معروف او: دکتر حسابی یکبار تابستان برای مدت کوتاهی به ایران بازگشت و در خانه ای متعلق به آقای جمارانی تابستان را سپری می کرد و در همین ایام در حین مطالعات به این فکر افتادند که »علت وجود خاصیتهای ذرات اصلی باید در این باشد که این ذرات بی نهایت گسترده اند و هر ذره ای در تمام فضا پخش است و نیز هر ذره ای بر ذرات دیگر تاثیر می گذارد«. به این ترتیب به فکر آزمایشی افتاد که این نظریه را اثبات و یا نفی کند . او با خود فکر کرد اگر این تئوری صحیح باشد باید چگالی یک ذره مادی به تدریج با فاصله از آن کم شود و نه اینکه یک مرتبه به صفر برسد و نباید ذره مادی شعاع معینی داشته باشد. پس در اینصورت نور اگر از نزدیکی جسمی عبور کند باید منحرف شود و پس از اینکه محاسبات مربوط به قسمت تئوری این نظریه را به پایان رسانید پس از بازگشت به امریکا به راهنمایی پرفسور انیشتین در دانشگاه پرنیستون به تحقیقات در این زمینه پرداخت. پرفسور انیشتین قسمت نظری تئوری را مطالعه کرد و دکتر حسابی را به ادامه کار تشویق کرد. دکتر حسابی به راهنمایی پرفسور انیشتین به تکمیل نظریه پرداخت سپس یک سال دیگر در دانشگاه شیکاگو به کار پرداخت و آزمایشهایی در این زمینه انجام داد. وی با داشتن یک انتر فرومتر دقیق توانست فاصله نوری را در عبور از مجاورت یک میله اندازه بگیرد و چون نتیجه مثبت بود آکادمی علوم آمریکا نظریه دکتر حسابی را به چاپ رسانید. برخی همکاران از نامأنوس بودن و جدید بودن این فکر متعجب شدند و برخی از این نظریه استقبال کردند. شرح آزمایشهای انجام شده و نتیجه آن: در اثبات این نظریه اگر در آزمایش, نور باریک لیزر از مجاورت یک میله وزین چگال عبور داده شود, سرعت نور کم می شود. در نتیجه پرتو لیزر منحرف میگردد. هرگاه پرتو لیزر بطور مناسبی از میان دو جسم سنگین که در فاصله ای از هم قرار دارند عبور داده شود انحراف آن هنگام عبور از مجاورت جسم اول و سپس از مجاورت جسم دوم به خوبی معلوم میشود و این انحراف قابل عکسبرداری است. این آزمایش گسترده بودن ذره را نشان می دهد. بر طبق این آزمایش انحراف زیاد پرتو لیزر فقط در اثر پراش نبوده بلکه مربوط به جسم است. بر حسب این نظریه هر ذره, مثلاً الکترون, کوارک یا گلویون نقطه شکل نیست بلکه بی نهایت گسترده است و در مرکز آن چگالی بسیار زیاد بوده و هر چه از مرکز فاصله بیشتر شود آن چگالی بتدریج کم می شود. بنابراین یک پرتو نور از یک فضای چگالی عبور کرده و شکست پیدا میکند و انحراف می یابد. اختلاف تئوری بی نهایت بودن ذرات با تئوریهای قبلی: در تئوریهای قبلی هر ذره قسمت کوچکی از فضا را در بر دارد یعنی دارای شعاع معینی است و خارج از آن این ذره وجود ندارد ولی در این تئوری ذره تا بی نهایت گسترده است و قسمتی از آن در همه جا وجود دارد. در تئوریهای جاری نیروی بین دو ذره از تبادل ذرات دیگر ناشی می شود و این نیرو مانند توپی در ورزش بین دو بازیکن رد و بدل می شود و این همان ارتباطی است که یبن آنها حاکم است و در تئوریهای جاری تبادل ذرات دیگری این ارتباط میان دو ذره را ایجاد میکند. مثلاً نوترون که بین دو ذره مبادله می شود, اما در تئوری دکتر حسابی ارتباط بین دو ذره همان ارتباط گسترده ایست که در همه جا بعلت موجودیت آنها در تمام فضا بین آنها وجود دارد. ارتباط این تئوری با تئوری نسبیت انیشتین: تئوری انیشتین می گوید: خواص فضا در حضور ماده با خواص آن در نبود ماده فرق دارد, به عبارت ریاضی یعنی در نبود ماده, فضا تخت است ولی در مجاورت ماده فضا انحنا دارد. اگر بگوییم یک ذره در تمام فضا گسترده است در هر نقطه از فضا چگالی ماده وجود دارد و سرعت نور به آن چگالی بستگی دارد به زبان ریاضی به این چگالی می توان انحنای فضا گفت. ارتباط فلسفی این تئوری با فلسفه وحدت وجود: در این نگرش همه ذرات جهان بهم مرتبط هستند. زیرا فرض بر این است که هر ذره تا بی نهایت گسترده است و همه ذرات جهان در نقاط مختلف جهان با هم وجود دارند.یعنی در واقع قسمت کوچکی از تمام جهان در هر نقطه ای وجود دارد.


 
توانایى نور در حرکت دادن مولکول هاى آب
ساعت ٥:٥٩ ‎ب.ظ روز جمعه ۱٠ آبان ۱۳۸٧ : توسط : حسین

گروهى از محققان دانشگاه آریزونا توانایى حرکت مولکول هاى آب به وسیله نور را بررسى کرده و معتقدند که این پدیده کاربردهاى گسترده اى در شیمى تجزیه و دارورسانى خواهد داشت. پژوهشگران دانشگاه آریزونا (ASU) اثر تقویت کننده نور بر تغییر زاویه تماس آب و سطح را کشف کرده اند که این یافته تاثیر مهمى در گسترش زمینه نوپاى میکروسیالات خواهد داشت.

استفاده از یک پرتو نور معمولى براى حرکت دادن آب به جاى میدان هاى الکتریکى مخرب، یا حباب هاى هوا - که تغییردهنده ماهیت پروتئین ها هستند - و یا حرکت اجزاى میکروسکوپى پمپ ها که ساخت و تعمیرشان هزینه بر و مشکل است، مى تواند به طور قابل توجهى به توسعه وسایل میکروسیال مورد استفاده در تجزیه نمونه ها کمک کند.

این وسایل مى توانند 20 تا 30 نوع آزمایش مختلف را بر روى یک قطره خون انجام داده و دسترسى به نتایج را در مدت زمان کوتاهى امکان پذیر کنند. علاوه براین شرکت هاى داروسازى با استفاده از این وسایل، داروهاى جدیدى را عرضه خواهند کرد که در مقیاس خیلى کوچک ولى به طور همزمان مى توانند چندین اثر داشته باشند. تیم تحقیقاتى ASU اثبات کرده اند که با کمک نور مى توان تغییرات زیادى در خیس شوندگى سطوح بسیار صاف با پوشش هاى شیمیایى ایجاد کرد. با رشد ماهرانه نانوسیم ها مى توان بر یکى از خاصیت هاى فیزیکى سطح به نام جنبش سیالات، در اندازه هاى نانو اثر گذاشت.

تیم ASU هم اکنون قصد دارد با این روش، وسیله اى را براى انتقال داروهاى محلول در آب یا قطرات و نمونه هاى نیازمند به آنالیزهاى بیوشیمیایى یا زیست محیطى طراحى کند. کاربرد دیگر، کاهش پروتئین ها یا مقدار آنزیم هایى است که براى آزمایش طى توسعه دارو مورد نیاز است. معمولاً تولید و تخلیص چنین داروهایى بسیار وقت گیر است و با بازده پایین انجام مى شود. در یک افزاره میکروسیالى، مقدار DNA و پروتئین هایى که براى آزمایش داروها به کار مى روند، آنقدر کاهش مى یابد که مقدار کمى از دارو به هدف رسانده مى شود.

این امر زمان لازم براى آزمایش تمام دارو را کاهش داده و اجازه مى دهد که بیشترین تعداد آزمایش به طور همزمان انجام شود. نتیجه علمى این تحقیق به کار گیرى پرتوهاى نور براى حرکت میکرو قطرات در کانال هاى کوچک بر روى سطح یا قرار دادن آنها در موقعیت هاى از پیش تعیین شده براى آنالیز است.

www.sharghnewspaper.com  


 
اولین مطلب سال 1387: قانون اساسی دنیا
ساعت ۱٢:٥٥ ‎ق.ظ روز چهارشنبه ٢۸ فروردین ۱۳۸٧ : توسط : حسین

اگر فکر می کنی قانون گذارهای دنیا، سیاست مدارها و پول دارها هستند کاملاً اشتباه می کنی. قانون اساسی دنیا را فیزیک دان ها می نویسند، نه هیچ کس دیگر. این فیزیک دان ها هستند که تعیین می کنند کدام اتفاق ها اجازه دارند رخ بدهند و کدام ها اجازه ندارند. هر رخ دادی که بخواهد حتی یکی از قانون های اساسی دنیا را نقض کند، اجازه ندارد اتفاق بیفتد - فیزیک دان ها در این مورد با هیچ کس شوخی ندارند- تنها اتفاق هایی می توانند روی بدهند که همه ی قوانین اساسی را رعایت کنند و محترم بشمارند.

قانون اساسی دنیا، پنج ماده دارد

ماده ی اول، پایستگی جرم و انرژی: هر اتفاقی که بخواهد باعث از بین رفتن یا به وجود آمدن هم زمان جرم و انرژی شود، اجازه ندارد روی دهد. اتفاق ها طوری روی می دهند که در طول مدت هر اتفاق مجموع جرم و انرژی ثابت بماند. - می دانیم که این حرف، برای فیزیک دان ها معنی دارد. جرم و انرژی بر اساس فرمول معروف انیشتن،

E=mc2

 معادل هم اند

همین ماده است که اجازه نمی دهد آب سربالا برود، سیب را به سمت زمین می کشد، باعث می شود خورشید گرم و روشن باشد و متأسفانه همین ماده بود که هیروشیما و ناکازاکی را نابود کرد

ماده ی دوم، پایستگی بار الکتریکی: هیچ اتفاقی نمی تواند باعث شود تعداد کل بارهای مثبت یا منفی دنیا، کم یا زیاد شود. چنین روی دادی اجازه ندارد اتفاق بیفتد. اتفاق ها طوری رخ می دهند که بار مثبت به منفی یا منفی به مثبت تبدیل نشود و هیچ ذره ی بارداری به تنهایی خنثی نشود

همین ماده است که وقتی دست ات را می کنی توی پریز، می کشدت!! البته کارهای مفیدتری هم می کند: لامپ را روشن می کند، چرخ صنعت را می گرداند! و رعد و برق ایجاد می کند

ماده ی سوم، پایستگی تکانه: امکان ندارد تکانه ی یک ذره آزاد، تغییر کند. یعنی اگر سرعت آن زیاد شود، باید جرم اش کم شود و اگر جرم اش زیاد شود، باید سرعت اش کم شود. ذره ی آزاد، ذره ای است که نه نیرویی به آن وارد می شود نه گشتاوری. پس وقتی نیرو و گشتاور خارجی در سیستم نداریم - همیشه می توانیم آن قدر سیستم را بزرگ کنیم که نیرو و گشتاور خارجی نداشته باشیم- هیچ اتفاقی که بخواهد تکانه سیستم را عوض کند، اجازه ندارد رخ بدهد

دلیل داغان شدن ماشین توی تصادف همین ماده است. به خصوص، این که هر چه ماشین تندتر برود توی تصادف بیشتر خراب می شود، تقصیر ماده مذکور است! هم چنین است گرداندن سیارات در مدارهای حرکتی شان، که از نتایج همین ماده است

ماده ی چهارم، پایستگی عدد کوانتومی: این ماده شاید به نظرت کمی عجیب و غریب بیاید. شاید هم اصلاً تا به حال چیزی درباره اش نشنیده باشی. اول بگویم عدد کوانتومی چیست تا بعد درباره پایستگی اش توضیح بدهم

همان طور که آدم ها را با مشخصات فردی شان از هم تمیز می دهیم، ذرات مختلف را هم به وسیله ی مشخصات ویژه شان از هم تشخیص می دهیم. فیزیک دان ها اغلب این مشخصات را با یک سری عدد توضیح می دهند که بهشان می گوییم اعداد کوانتومی. جرم، اندازه، بار واپسین ذره جزء این اعداد کوانتومی هستند

قانون پایستگی عدد کوانتومی، می گوید اتفاق هایی در دنیا می توانند رخ دهند که در آن ها جمع عددهای کوانتومی هر ذره در یک سیستم منزوی، هرگز تغییر نکند. پس در یک اتفاق مجاز،اگر یکی از اعداد کوانتومی ذره اضافه شود، حتماً یکی دیگر به همان مقدار کم شده است

فایده ی خیلی مهم این ماده، پیش بینی وجود ذرات است. مثلاً پائولی چون به این قانون احترام گذاشت توانست وجود ذره ای به اسم "آنتی نوترینو" را پیش بینی کند. آن هم زمانی که هنوز هیچ دستگاهی ساخته نشده بود که با آن بتوان نوترینو را دید. هیجان انگیز است. نه؟ قبل از این که کسی ذره را ببیند، تمام مشخصات اش را به دقت می دانیم. فیزیک دان ها الآن دارند دستگاهی می سازند که با آن ذره ای به نام هیگز را ببینند. سال هاست که وجود این ذره پیش بینی شده و همه ی مشخصات آن معلوم است. اما اگر شانس بیاوریم، سه سال دیگر می توانیم آن را ببینیم!

ماده ی پنجم، قانون انرژی آنتروپی: فقط اتفاق هایی اجازه دارند رخ بدهند که آنتروپی کل دنیا را زیاد کنند یا آن را تغییر ندهند. هیچ روی دادی که باعث شود آنتروپی دنیا کم شود نمی تواند اتفاق بیفتد. ( آنتروپی تقریباً نسبت گرما به دما برای هر سیستمی است

فرآیندهایی هستند که در آن ها آنتروپی دنیا بدون تغییر می ماند. این قانون به چنین فرآیندهایی کاری ندارد، آن ها می توانند در جهت معکوس هم اتفاق بیفتند. به خاطر همین بهشان میگوییم فرآیندهای برگشت پذیر. اما فرآیندهایی که آنتروپی سیستم را تغییر می دهند، یک "جهت طبیعی" دارند که همان جهت افزایش آنتروپی است. این ماده اجازه نمی دهد چنین فرآیندهایی بازگشت پذیر شوند چون در جهت عکس، باعث کم شدن آنتروپی دنیا می شوند

همین ماده است که باعث می شود چای داغ، سرد شود و اجازه نمی دهد آب استخر یک باره یخ بزند، یا همه ی مولکول های هوا در یک گوشه ی اتاق جمع شوند، درگوشه ی دیگر خلاء ایجاد شود و یک دفعه خفه شویم. خلاصه، این ماده اجازه نمی دهد هیچ فرآیندی در خلاف جهت طبیعی اش اتفاق بیفتد

نقل از تبیان نت

 


 
فوتونیک
ساعت ۱:٢٢ ‎ق.ظ روز چهارشنبه ٢۱ شهریور ۱۳۸٦ : توسط : حسین

تاریخچه فوتونیک

با اختراع لیزر و پس از آن ساخت فیبر نوری حوزه شاخه اپتیک در فیزیک آنقدر گسترده گردید و کاربردهای آن آنقدر زیاد شد که شاخه ای جدید در علم متولد گردید که به فوتونیک موسوم گردید. این شاخه جدید در سه گرایش الکترونیک، مخابرات و فیزیک کار خود را شروع نمود.

فوتونیک- الکترونیک

پیشرفت روز افزون تکنولوژی و ساخت قطعات الکترونیکی کوچک و کوچکتر تا به آنجا ادامه یافته است که امروزه پیش بینی می شود که در چند سال آینده دیگر نتوان قطعاتی از این کوچکتر ساخت که قادر به عبور جریان الکتریسیته باشند به گونه ای که در آنها عبور یک الکترون برابر خواهد بود با برقراری جریان و عدم عبور آن یعنی قطع جریان الکتریکی. این مساله باعث شده تحلیل مدارات دیگر از حوزه الکترونیک کلاسیک خارج شده و بررسی چنین سیستمی بر عهده مکانیککوانتوم نهاده شود که دارای مشکلات خود می باشد. این امر باعث شده تا دانشمندان به فکر جایگزینی برای الکترون بیافتند تا مشکلات الکترون را نداشته باشد و در اولین گزینه ها فوتون یعنی کوانتای نور را جایگزینی مناسب یافتند. پس از این پس باید به دنبال ساخت ادواتی بود که جای ادوات الکترونیکی را در مدارات بگیرد و در آنها فوتون نقش اساسی را بازی کند. تحقیقاتی که این هدف را دنبال می کنند در حوزه فوتونیک شاخه الکترونیک آن بررسی می شود و بر عهده این بخش است.

 


 
خودروی مولکولی هم ساخته شد!!!
ساعت ٢:٥۳ ‎ب.ظ روز پنجشنبه ٢۱ تیر ۱۳۸٦ : توسط : حسین

پس از آن که محققان BMW اعلام کردند امکان تولید یک خودرو در مقیاس نانو با کارکردهاى چندگانه وجود دارد، دانشمندان دانشگاه «رایس» اولین خودروى مولکولى را که بر روى یک بزرگراه میکروسکوپى از اتم هاى طلا حرکت مى کند، تولید کردند. این خودرو یک کوپه کوچک است که سیستم فرمان هاى قدیمى را ندارد و یک محور با اندازه کمتر از ۵ نانومتر دارد. دانشمندان اطمینان مى دهند این مرحله آغازى جدید براى درک چگونگى دستکارى در مقیاس نانو در سیستم هاى غیرزیستى است. این نانوخودرو شامل یک شاسى و محور است که از گروه هاى آلى منظم ساخته شده اند که محور معلق بوده و به آزادى مى چرخد. چرخ هاى این خودرو از باکى بال درست شده اند و تمام اندازه آن فقط ۳ تا ۴ نانومتر است. هنگامى که این پروژه آغاز شد این تیم توانستند شاسى و محور این خودرو را فقط در مدت شش ماه آماده کنند. اما مرحله نصب چرخ هاى این خودرو بسیار سخت بود. این مرحله جزء مراحل ابتدایى بود زیرا به گفته این محققان باکى بال ها به وسیله کاتالیزورهاى فلزى واکنش هاى میانى را متوقف مى کردند. در نهایت تیم تصمیم گرفت شاسى و محورها را با واکنش هاى مزدوج با استفاده از کاتالیزورهاى پالادیم سنتز کنند که در این روش اتصال چرخ ها آخرین مرحله سنتز به شمار مى رفت، اما انتقال چهار باکى بال به درون مولکول با بازده بالا کار آسانى نبود. آنها دریافتند نانوماشین بر روى سطح تا دماى ۱۷۰ درجه سانتى گراد کاملاً پایدار است زیرا چرخ ها پیوندهاى قوى با سطح زیرین طلا حاصل مى کنند. سطوح کاملاً صاف طلا مانع از چرخش خودرو به دور چرخ هاى خود مانند حالتى که یک خودرو روى یک سطح یخى قرار مى گیرد، مى شود. محققان مشاهده کردند که نانوخودرو در دماهاى بین ۱۷۰ تا ۲۲۵ درجه سانتى گراد با یک حرکت انتقالى و محورى مى چرخد. حرکت انتقالى همیشه در جهت عمود بر محور ماشین است که نشان از حرکت چرخشى نسبت به حرکت لغزشى دارد.

منبع : www.hupaa.com


 
اطلاعاتی از انفجار اتم
ساعت ۱٠:٠٢ ‎ق.ظ روز دوشنبه ٢٤ اردیبهشت ۱۳۸٦ : توسط : حسین

نگاه اجمالی

در سال 1919 رادرفورد نشان داده بود که با استفاده از ذرات آلفا که از عنصر رادیوم به صورت خود به خود صادر می‌شوند، که می تواند هسته نیتروژن را بشکافد، یک هسته هیدروژن از آن خارج شده، و نیتروژن به اکسیژن تبدیل می‌شود. آنچه را که کیمیاگران قرون وسطی ، به قیمت شکنجه شدن یا قرار گرفتن در معرض خطر سوزانده شدن ، بدان اعتقاد داشتند، رادرفورد به اثبات رسانیده بود و بنابراین او کیمیاگری نوین را پایه‌گذاری کرده بود.

شتابدهنده کاک کرافت والتون 

در سال 1982 کاک ، کرافت و والتون شتابگری با ولتاژ زیاد را اختراع کرده بودند که با حدود 750000 ولت بر یک پروتون وارد آمد و سپس این پروتون به عنوان پرتابه برخورد با هدف لیتیوم مورد استفاده واقع شد. پروتون اتم لیتیوم را می‌شکافد، و به این ترتیب انرژی معادل 15 میلیون الکترون ولت از آن آزاد می‌کند. این کار یک امتیاز نسبت به کار رادرفورد به نظر می‌رسید. رادرفورد با بی اعتنایی آن را منبع بالقوه‌ای از انرژی مفید تلقی کرد. او خاطرنشان ساخت که از هر 10 میلیون پروتون پرتابی فقط یکی به هدف اصابت می‌کند. رادرفورد گفت : «مثل این است که بخواهیم پشه ای را در یک شب تاریک با استفاده از 10 میلیون گلوله و شانسی در تالار آلبرت (لندن) شکار کنیم».

سیکلوترون

ارنست لارنس (E.Lawrence) در ایالات متحده با اختراع شتابدهنده حلقوی (سیکلوترون) ، اتم شکن را تکامل بخشید. در شتابدهنده حلقوی ذرات به کمک میدان مغناطیسی به یک دایره بی‌انتها هدایت کردند که می‌توانست سرعتهای بالا و بالاتری به وجود آورد و بنابراین به همین نسبت انرژیهای بیشتر تولید کنند. اما هنوز شکار پشه در شب تاریک به قوت خود باقی بود همه این قضایا در طی دو سال بعد از مرگ رادرفورد تغییر یافت.

تعبیر شکافت

اولین بار فردریک کرولیوت کوری و ایرن ژولیوت کوری ، اورانیوم را در معرض بمباران نوترونی قرار داده و به نتایج شگفت انگیزی رسیدند. اتوهان ، شیمیدان جوان آلمانی ، که در دانشگاه مک گیل کار می‌کرد و شاگرد رادرفورد بود، به کمک همکارش فریتس اشتراسمان Fritz strassmann ، توانست با تاباندن نوترون بر اورانیوم سبب استحاله آن به دو عنصر شد. این کار نشان داد که اورانیوم بر اثر مداخله نوترون شکافته می‌شود.

لیزامایتنر (Lise Meitner) ، فیزیکدان اتریشی ‌تبار و پسر عمویش اوتوفریش (Otto Frisch) ، برای این موضوع تعبیر شایسته شکافت را به کار بردند. واژه شکافت اصطلاحی است که در زیست شناسی برای تقسیم یاخته به کار می‌رود، لذا از زیست شناسی به عاریت گرفته شده بود.

واکنش زنجیره‌ای 

واقعیت مهم دیگر در مورد شکافت اورانیوم توسط بمباران نوترونی این است که این نوترون می‌تواند سایر اتمهای اورانیوم را نیز بشکافد و این کار می‌تواند زنجیروار ادامه پیدا کند. مفهوم روشن واکنش زنجیره‌ای این است که هر رویداد ، رویداد دیگری به وجود می‌آورد و این عمل تا آخر به همین ترتیب ادامه پیدا می‌کند.

اگر یک واکنش زنجیره‌ای بتواند به صورت مستمر ادامه پیدا کند، نوترونهای ناشی از یک اتم اورانیوم را بتوان به وسیله هسته اتم اورانیوم دیگر گیر انداخت، شکافتن دیگری و رهایی نوترونهای بیشتری به وجو د خواهد آمد. انرژی بیشتری نیز آزاد خواهد شد. اگر تعداد معینی از اتمها (جرم بحرانی) در لحظه‌ای از زمان ، فرآیند یاد شده استمرار یابد، منجر به انفجار خواهد شد.

تولید پلوتونیوم 

ذره موثر در واکنش بمباران اورانیوم ، ذره‌ای که خود به خود نوترونها را آزاد می‌کرد، اورانیوم 235 بود که در اورانیوم طبیعی به نسبت 140/1 اتمهای اورانیوم 238 ظاهر می‌شود. اگر بتوان به اندازه کافی U235 جدا کرد، انفجار مقدور است. اما به طوری که فرمی در پیل اتمی در دانشگاه شیکاگو نشان داد، می‌توان فرایند به نحوی تنظیم کرد که نوترونهای سریع U235 به اندازه کافی کند شده و به تسخیر اتمهای U238 در آیند. این قضیه منجر به تولید عنصر دست ساز انسان موسوم به پلوتونیم شد که ناپایدار بوده و در صورتی که تعداد آن به حد معینی برسد، به انفجار می‌انجامد.

بمب هیدروژنی

بمب هیدروژنی بر پایه فرآیند هسته گرمایی استوار است، که همان ابزار تولید انرژی در خورشید است. فرآیند یاد شده نه تنها به شکافتن اتمها ، بلکه به همجوشی آنها نیز ارتباط پیدا می‌کند. هسته اتم هیدروژن از یک ذره تشکیل یافته است. اگر گرما کافی باشد (مثلا در حد 2x104 ) چها اتم هیدروژن با یکدیگر گداخته شده و به هلیوم تبدیل می‌شوند. مازاد انرژی در این فرآیند میلیونها بار بیشتر از انرژی شیمیایی و هزاران مرتبه بیشتر از انرژی شکافت می‌باشد.

به چنین دماهایی در روی زمین در لحظه انفجار بمب اتمی می‌توان دست یافت. بنابراین ، شگرد کار در این بود که این دیگ زودپز برای تولید بمب هیدروژنی به کار گرفته شد. بنابراین غول دیگری ، نیرومندتر از غول فرآیند شکافت، بیدار شد و سریعا تلاش برای رام کردن آن آغاز شد.

تولد پلاسما

کاربرد صلح آمیز انرژی همجوشی هسته‌ای به سهولت بهره برداری صلح آمیز از انرژی شکافت هسته‌ای نبود. بنابراین ، دانشمندان پی‌بردند که اطلاعات کمی درباره رفتار ذرات وجود دارد و برای جبران این نقص بازهم علم جدیدی پا به میدان گذاشت که فیزیک پلاسما نام گرفت. این مورد مثال جالبی از چگونگی تحریف کلمات در کاربرد علمی بود.

http://daneshnameh.roshd.ir